El från biobränslen : det industriella utvecklingsarbetet : delbetänkande

Ur KB:s samlingar

Digitaliserad år 2014

El från

biøbränslen

De|betönkande av biobrön s|ek ommissionen

SM]

1991:93

Statens

offentliga utredningar

Eâ

E3388! 1991:93

Näringsdepartementet

El från biobränslen

Det industriella

utvecklingsarbetet

Delbetänkande av biobränslekommissionen Stockholm 1991

SOU och Ds kan köpas från Allmänna Förlaget, som också på uppdrag av regeringskansliets forvaltningskontor ombesötjer remissutsändningar av dessa publikationer.

Adress: Allmänna Förlaget Kundtjänst 106 47 Stockholm Tcl 08/739 96 30 Telefax: 08/739 95 48

Publikationema kan också köpas i Informationsbokhandeln, Malmtorgsgatan 5, Stockholm.

NORSTEDTS TRYCKERl AB ISBN 91-38-10910-7 Stockholm 1991 ISSN 0375-250x

Till statsrådet Karl Erik Olsson

Genom beslut den 14 februari 1991 bemyndigade regeringen dåvarande chefen för industridepartementet att tillkalla en

kommission för att analysera de långsiktiga

förutsättningarna för en ökad kommersiell användning av

biobränslen samt lämna förslag till åtgärder för att stärka

biobränslenas konkurrenskraft. Med stöd av detta bemyndigande tillsattes biobränslekommissionen i april 1991.

Kommissionen skall enligt sina direktiv med förtur redovisa överväganden och förslag om samordning och förstärkning av pågående utvecklingsinsatser för biobränslen. Vi får med anledning härav överlämna delbetänkandet ( ) El från biobränslen. Det industriella utvecklingsarbetet.

I arbetet med betänkandet har som ledamöter deltagit generaldirektören Rolf Annerberg, ordförande, förutvarande riksdagsledamoten Barbro Andersson (s) samt riksdagsledamöterna Jan Fransson (s), Ivar Franzén (c) och Gudrun Norberg (fp).

som sakkunniga har medverkat direktören Osvald Andreasson, energichefen Roger Bergström, ombudsmannen Margot Berkefelt, utvecklingschefen Birgit Bodlund, agronomen Lars Dahlgren, verkställande direktören Harald Haegermark, förbundssekreteraren Claes Hellgren, utvecklingschefen Sven Hogfors, ekonomen Jan-Erik Moreau, vice verkställande direktören Jan Strömblad och docenten Lars Tegnér.

som experter har medverkat departementssekreteraren Gunnar Balsvik, civiljägmästaren Stefan Bucht, departements-

sekreteraren Maria Gårding Wärnberg, professorn Hilmar Holmen, jägmästaren Jan Häckner, departementssekreteraren Johan Krafft, civilingenjören Harald Ljung och departementssekreteraren Claes Åkesson. Kommissionens sekreterare är kanslirådet Jan Thyberg. Biträdande sekreterare är civilingenjören Eva Ström. Till delbetänkandet fogas särskilda yttranden av Osvald Andreasson, Lars Tegnér och Jan Häckner. Vi har den 22 oktober 1991 avgett yttrande till näringsdepartementet över ett förslag om inrättande av ett högskoleanknutet centrum för energiteknisk utveckling i Studsvik. Vårt arbete fortsätter enligt direktiven.

Stockholm i november 1991

Rolf Annerberg

Barbro Andersson Jan Fransson

Ivar Franzén Gudrun Norberg

/Jan Thyberg

FÖRKORTNINGBORDLIBTA

CFB cirkulerande fluidiserad bädd CTH Chalmers tekniska högskola FoU forsknings- och utvecklingsverksamhet KTH tekniska högskolan i Stockholm LRF Lantbrukarnas Riksförbund LTH tekniska fakulteten vid universitet i Lund NUTEK närings- och teknikutvecklingsverket PFBC förbränning i trycksatt fluidiserad bädd

(Pressurised Fluidized Bed Combustion)

RVF Svenska Renhållningsverksföreningen SEU Svensk Energiutveckling AB SLR Svenska Lantmännens Riksförbund SLU Sveriges lantbruksuniversitet VAST Kraftverksföreningens Utvecklingsstiftelse Värmeforsk Stiftelsen för Värmeteknisk forskning

ÄFE ÅF-Energikonsult

INNEHÅLL

F, sid SAMANFATTNING 11

INLEDNING 19 1.1 19 Uppdraget 1.2 Genomförandet 20

MARKNADEN FÖR BIOBRÄNSLEN 25 Inledning 25 Nuvarande användning 26 Framtida 29

tillgång

2.4 Framtida användning 31 2.4.1 Teknisk potential 31 2.4.2 Fördelning av värmeunderlaget 33

2.4.3 Utvecklingen på elmarknaden 35

2.4.4 Konkurrensförmåga på energimarknaden 36

2.4.5 Preliminära slutsatser 39

ELPRODUKTION MED BIOBRÃNSLEN 42 3.1 Teknik och kostnader 42 3.1.1 Inledning 42 3.1.2 Teknik som är kommersiellt tillgänglig 43 3.1.3 Teknik som väntas bli kommersiellt tillgänglig under 1990-talet 46 3.1.4 Teknik som ännu befinner sig i ett tidigt utvecklingsskede 50

3.2 Några befintliga anläggningar 52

3.2.1 Kraftvärmeverket i Örebro 52 3.2.2 Kraftvärmeverket 1 Nässjö 52 3.2.3 Kraftvärmeverket i Uppsala 53 3.2.4 Kraftvärmeverket 1 Borås 53

FORSKNING, UTVECKLING OCH DEMONSTRATION 54 Aktörer och finansiering 54 Grundläggande teknisk forskning och utveckling 61 Pilot- och demonstrationsprojekt 63 4.3.1 Förgasningsprojekt i Studsvik 63 4.3.2 Projekt med träpulver som bränsle 65 4.3.3 Sydkrafts förgasningsprojekt i Värnamo 65

SÄRSKILDA YTTRANDEN

BI LAGOR

1. Biobränslekommissionens direktiv 111 2. Teknik för elproduktion med biobränslen. Rapport till biobränslekommissionen av Gunnar Svedberg 117 3. Vissa tekniska termer och begrepp 143

SAMMANFATTNING

I detta betänkande redovisas den del av kommissionens

arbete som rör samordning och förstärkning av pågående

utvecklingsinsatser för elproduktion med biobränslen. Däri innefattas också utveckling av teknik för el- och värmeproduktion i kraftvärme- eller mottrycksanläggningar. sådan kombinerad produktion bedöms för närvarande vara en förutsättning för att el skall kunna framställas från biobränslen till konkurrenskraftiga kostnader.

En huvuduppgift för kommissionen i denna etapp av arbetet

är att föreslå riktlinjer för användningen av de särskilda medel för för biobränslen - 625 utvecklingsinsatser - som beräknades i den s.k. milj.kr. energiöverenskommelsen

i januari 1991. Kommissionen har utgått från att merparten

av resurserna skall användas för insatser i omvandlings-

ledet, med särskild inriktning på demonstration av

anläggningar för elproduktion.

Frågan om behovet av utvecklingsinsatser inom andra led av

biobränslehanteringen kommer att behandlas i kommissionens

slutbetänkande, som skall lämnas senast den 1 juli 1992.

I delbetänkandets kapitel 1 redogörs för uppläggningen av

arbetet. Kommissionen har haft utfrågningar med företrädare

för myndigheter, organisationer och företag som arbetar med

frågor om forskning och utveckling på biobränsleområdet.

översiktliga studier har genomförts av tekniken för

elproduktion med biobränslen.

Kommissionen har på detta stadium av sitt arbete inte gjort

någon egen bedömning av tillgången på biobränslen och

potentialen för ökad användning på den svenska energi-

marknaden. I kapitel 2 redovisas dock vissa tillgängliga

uppgifter på området. Intresset riktas framför allt mot

frågan om utrymmet för biobränsleanvändning inom

kraftvärmesektorn, där den största potentialen finns.

Kommissionen anser sig kunna dra vissa preliminära slutsatser av materialet. En sådan slutsats är att den

fysiska tillgången på biobränslen i Sverige inte utgör

något hinder för en betydande ökning av biobränsleanvändningen under de närmaste årtiondena. Behovet av bränsle för de utbyggnader av kraftvärme som kan bli aktuella under perioden kan sannolikt tillgodoses med god marginal. Incitamenten för utbyggnad av ny produktionskapacitet under 1990-talet är emellertid svaga, och det råder stor osäkerhet om de ekonomiska villkoren för

biobränslebaserad kraftvärmeproduktion på något längre

sikt.

Kommissionen avser att i sitt fortsatta arbete analysera

frågan om den framtida marknaden för biobränslen närmare.

Därvid måste bl.a. effekterna av en svensk EG-anslutning uppmärksammas.

I kapitel 3 ges en kort översikt av teknik och kostnader för elproduktion med biobränslen. Av de tekniker som väntas bli kommersiellt tillgängliga under 1990-talet synes teknik

baserad på förgasning av biobränslet vara mest betydelse-

full. Gasen kan då användas för att driva en gasturbin eller förbränningsmotor, vilket möjliggör högre verknings-

grad vid elproduktion än dagens ångturbinteknik. Ingen av

de nya tekniker som kan bli aktuella för elproduktion med biobränslen under perioden har dock passerat demonstrationsstadiet. också ett antal tekniker som befinner sig i ett tidigare utvecklingsskede beskrivs.

I kagitel 4 redogörs för pågående forsknings-, utvecklings-

och demonstrationsverksamhet av betydelse för tekniken för

med biobränslen. Sådan verksamhet bedrivs elproduktion finansieras av ett antal aktörer: universitet och eller Studsvik AB, de två största kraftföretagen högskolor, Vattenfall och samt flera organ med anknytning Sydkraft, kraftindustrin och de kommunala energiverken. också till den industrin bedriver visst utrustningstillverkande

utvecklingsarbete på området.

aktuella och demonstrationsprojekt beskrivs,

Några pilot-

för som uppförs av

bl.a. en anläggning kraftvärmeproduktion

i Värnamo. Inom Vattenfall pågår förprojektering

Sydkraft av en större demonstrationsanläggning, benämnd betydligt med en beräknad investeringskostnad av 1,4 miljarder VEGA, dessa baseras teknik med s.k.

kronor. Båda anläggningar på

förgasning och kombicykel. trycksatt

i Studsvik baserade på förgasning vid Vidare pågår projekt med både på biobränslen och

atmosfärstryck inriktning som bränsle. Andra utvecklingslinjer som studeras i avfall

landet är av gasturbiner eller dieselmotorer

direkteldning med Dessa tekniker är lämpade för tillämpningar träpulver. i mindre skala än tekniken för trycksatt förgasning.

5 för det nuvarande statliga stödet på

I kapitel redogörs Stöd till forskning och biobränsleområdet. grundläggande till utvecklingsarbete rörande bl.a.

långsiktigt

och samt bränsleteknik och

förbränning förgasning lämnas inom ramen för energiforskningselproduktionsteknik

som i tre år. stöd till den

programmet, löper perioder på

senare delen av utvecklingsprocessen lämnas från energi-

t.ex. för uppförande av demonstrationsteknikfonden,

anläggningar.

Den 1 1991 infördes ett särskilt stöd till kraftvärmejuli med biobränslen. Stödet lämnas i form av ett produktion relaterat till den installerade investeringsbidrag

effekten. För detta stöd har avsatts 1 miljard kronor under

en femårsperiod.

De här angivna administreras av stödsystemen närings- och

teknikutvecklingsverket (NUTEK).

I kapitel 6 redovisas kommissionens överväganden och förslag.

Kommissionen anser att det särskilda utvecklingsstöd som ingick i energiöverenskommelsen skall inriktas

främst på

utveckling av teknik för med elproduktion biobränslen, i första hand för men med

kraftvärmeproduktion sikte även på

ren kondenselproduktion. Det kommer att krävas avsevärda insatser innan förgasningstekniken och andra tekniker som är aktuella för 1990-talet når

mognad. Hög tillgänglighet

och möjligheter till framtida

kostnadssänkningar utgör

förutsättningar för att dessa tekniker skall av accepteras marknaden.

Genom ett särskilt kan staten utvecklingsstöd lyfta av en del av risken för de som är

företag beredda att satsa på

oprövad teknik för elproduktion. bör Härigenom tekniken kunna kommersialiseras snabbare än vad som vore möjligt utan stöd. När väl är kraftproducenterna beredda att besluta om kommersiella kommer anläggningar teknik-

utvecklingen också inom andra led av biobränslekedjan,

framför allt försörjningen med att bränsle, få en kraftig stimulans. Kommissionen vill dock hålla öppen möjligheten att använda en viss del av det särskilda statliga stödet för insatser inom dessa led tills stödbehoven har kunnat värderas. Detta kommer att ske i kommissionens fortsatta arbete.

Kommissionen diskuterar härefter för principerna fördelningen av stödet till utveckling av teknik för

med biobränslen. är att

elproduktion Utgångspunkten

kunna lämna ett betydande bidrag till biobränslena skall

redan från år 2000. Sådan teknik-

elproduktionen omkring

skall som innebär att de möjligheter utveckling främjas

som kan finnas blir optimalt

till kommersiell elproduktion

utnyttjade.

att dessa är knutna framför Kommissionen anser möjligheter

för kraftvärmeproduktion i kommunernas allt till underlaget

Det har beräkningar som tyder på

fjärrvärmesystem. gjorts

av detta finns i ett trettiotal att huvuddelen underlag

I i intervallet 20-100 MW värme. medelstora fjärrvärmenät

E

slutsatsen att det särskilda stödet Kommissionen drar därav

av sådan teknik som är

bör inriktas främst på utveckling

i dessa storleksintervall. Med lämpad för anläggningar

intresset av att också kondens-

hänsyn till det långsiktiga

skall kunna möjliggöras bör en

produktion med biobränslen

vid vara att tekniken viktig bedömningsgrund stödgivningen

har förutsättningar att skalas upp.

anser emellertid inte att några bestämda Kommissionen

bör sättas som villkor för utvecklingsstorleksgränser upp

bör vara teknikens för

stöd. Avgörande potential

ekonomi och elverkningsgrad, inte med god hög

elproduktion

den aktuella anläggningens storlek.

är att det bör finnas En annan viktig bedömningsgrund

kommersiell teknik som är lämpad för olika

tillgång till

En viss riskspridning bör också eftereffektintervall.

av åtminstone ett alternativ till strävas genom utveckling

Samtidigt är det tekniken med trycksatt förgasning.

stödet koncentreras till ett mindre antal angeläget att

också att ansvaret för valet av projekt. Det framhålls

hos de som avser att utveckla teknik måste ligga företag

och demonstrera tekniken med sikte på kommersiell användning.

Kommissionen har övervägt om det kommer att krävas ökat statligt stöd till grundläggande och forskning utveckling som ett komplement till insatserna för demonstration av teknik för elproduktion med biobränslen. Kommissionen instämmer i NUTEKS att är bedömning forskningen av mycket stort värde för av teknik. utvecklingen ny Det är därför viktigt med en god mellan den samordning forskning och utveckling som bedrivs med stöd från NUTEK och de särskilda insatser som nu skall 1 genomföras.

I sammanhanget har kommissionen övervägt även behovet av de resurser för experimentellt arbete som finns i Studsvik. Kommissionen anser att dessa särskilt

resurser, på förgasningsområdet, är betydelsefulla om

utvecklingsarbetet skall bedrivas efter fler än den linjer som nu följs av Vattenfall och Sydkraft. Kommissionen anser det önskvärt att så sker. Avgörande är emellertid om det finns kommersiella intressenter som är beredda att verka härför.

Beträffande

organisationsfrågan anger kommissionen fyra

huvuduppgifter för det organ som skall administrera den särskilda stödinsatsen. Detta skall organ följa den tekniska utvecklingen

på biobränsleområdet, planera för

genomförande av stödinsatsen, besluta om finansiellt

stöd till projekt och samordna sådant stöd med annat stöd som lämnas av staten eller av andra finansiärer. Stödinsatsen bör vara avgränsad i tiden. En av period tre till fem år bedöms lämplig. Under en sådan bör period det kunna klarläggas vilken eller vilka tekniker som har förutsättningar att accepteras på marknaden.

Kommissionen anser att av det hanteringen särskilda stödet bör knytas till NUTEK. Skälet härtill är främst att NUTEK

redan svarar för statligt stöd till utveckling av övrigt biobränsleteknik. En samlad bedömning av stödbehov och för varje projekt är önskvärd. stödmöjligheter

Det finns dock motiv för en klar boskillnad mellan av det särskilda stödet och NUTEKs övriga hanteringen i om biobränsleutveckling, framför allt

uppgifter fråga

stödets ökad elproduktion och även

specifika inriktning på

dess i tiden. Med hänsyn härtill bör begränsning och resultatuppföljning av den särskilda redovisning insatsen ske separat.

Kommissionen föreslår att stödinsatsen skall utgöra ett program inom NUTEK med en beslutande programstyrelse eget

utsedd av regeringen. Programstyrelsen bör repliera på

NUTEKs och den bör även kunna anlita konsulter resurser, särskild Den bör en sammansättning som och expertis. ges teknisk och industriell kompetens samt god garanterar hög

kontakt med den verksamhet som pågår hos olika intressenter

på området.

Kommissionen har inte närmare övervägt formerna för Det hänvisas dock till nuvarande regler för stödgivningen. stöd från Stöd från fonden kan lämnas energiteknikfonden. inte bara till enskilda projekt utan även till programorienterad verksamhet och s.k. kollektiv forskning. Kommissionen anser att även basresurser som krävs för försöksverksamhet teknikområden, t.ex.

på avgörande

bör kunna delfinansieras inom ramen för

förgasningsteknik,

det nya stödsystemet.

Kommissionen avser att först i sitt slutbetänkande lägga

fram om av medlen inom den ram på 625

förslag fördelningen som beräknades i Detta bör milj.kr. energiöverenskommelsen. dock inte ett hinder för att förslag om anvisning av utgöra medlen fram för redan våren 1992 med sikte läggs riksdagen

på att programmet skall kunna starta den 1 juli 1992. Det

är angeläget att planeringen för den särskilda stödinsatsen kan bedrivas parallellt med kommissionens fortsatta arbete.

1 INLEDNING

1.1 Uppdraget

direktiven (bilaga 1) skall biobränslekommissionen Enligt de förutsättningarna för en ökad

analysera långsiktiga

kommersiell användning av biobränslen samt lämna förslag till för att stärka biobränslenas konkurrenskraft.

åtgärder

Resultatet av arbetet skall redovisas senast den 1 juli

1992.

förtur - senast den 30 oktober Kommissionen skall med 1991 - redovisa och förslag som rör samordning överväganden och av utvecklingsinsatser för bio-

förstärkning pågående

bränslen. I direktiven hänvisas till att sådana insatser i

dag görs bl.a. av statliga myndigheter, forskningsbränsleproducenter och berörd institutioner, kraftföretag, med kommissionens arbete med

tillverkningsindustri. Syftet

denna del av är att statliga och andra satsningar uppdraget skall kunna kanaliseras ett effektivt sätt till lämpliga

på

kommersiella Enligt direktiven kan utvecklingsprojekt. ske exempelvis genom bildande av ett samordningen industriellt utvecklingsbolag med huvuduppgift att initiera och delta i industriella utvecklingsprojekt för biobränsle.

I direktiven vidare att möjligheten till elproduktion

sägs baserad biobränslen är av särskilt intresse inför

på

Kommissionen bör därför värdera kärnkraftsavvecklingen. till med biobränslen i större

möjligheten elproduktion

skala. Härvid bör särskilt bedömas behovet av fortsatt

och teknikutveckling för att uppnå en hög

forskning elverkningsgrad i biobränslebaserade anläggningar.

Vi har bedömt att den del av som skall redovisas uppdraget med förtur avser samordning och förstärkning av utvecklingsinsatser rörande elproduktion med biobränslen. Däri innefattas också kombinerad produktion av el och värme i kraftvärme- eller mottrycksanläggningar. För närvarande bedöms sådan produktion utgöra en förutsättning för att el skall kunna framställas från biobränslen till konkurrenskraftiga kostnader. Fortsatt utveckling av biobränsleteknik i kraftvärmeanläggningar kan också ses som en nödvändig förberedelse för att biobränslen skall kunna

komma i fråga som bränsle vid ren elproduktion i kondens-

anläggningar.

Frågan om behovet av utvecklingsinsatser inom andra led av

biobränslehanteringen kommer att behandlas i vårt slut-

betänkande.

Enligt direktiven skall våra samlade inom en förslag rymmas

finansiell ram på 625 milj.kr. Det framgår inte av

direktiven hur denna ram skall fördelas olika av

på slag

insatser. Vi har emellertid utgått från att av merparten resurserna skall användas för insatser i omvandlingsledet,

med särskild inriktning på demonstration av

anläggningar för elproduktion. Skälen till vårt

ställningstagande

utvecklas närmare i kapitel 6.

Förstärkta utvecklinginsatser för biobränslen med sikte

på

elproduktion ingick som ett led i den s.k. energiöverenskommelsen i januari 1991, som stadfästes genom riksdagens beslut om energipolitiken i juni 1991 (prop. 1990/91:88, NU40, rskr. 373). överenskommelsen skall ses som grunden för vårt uppdrag.

1.2 Genomförandet

Enligt direktiven bör kommissionen utgå från en

helhetssyn

av biobränslen som energiråvara. Därför bör på användningen är tas till miljöpåverkan och så långt det möjligt hänsyn

i från och skörd via ekonomi i samtliga led kedjan odling transport, lagring och nyttiggörande bränsleframställning, till omhändertagande av rest-

av energiinnehållet

produkterna.

detta stadium av vårt arbete inte haft möjlighet

Vi har på att skaffa oss en sådan helhetssyn på biobränslefrågan.

hade det varit en fördel om

Från arbetssynpunkt givetvis

rörande de industriella utvecklingsinsatserna förslagen en av de olika

hade kunnat grundas på ingående analys

faktorer som kommer att påverka den framtida användningen

av biobränslen i Sverige.

i detta delbetänkande saknar ett De förslag som redovisas att i viss mån får sådant underlag. Därav följer förslagen Det kan inte uteslutas att vi under

ses som preliminära. kommer till resultat som påverkar vår

det fortsatta arbetet om de industriella utvecklingsinsatserna.

syn på frågor

att bedömningen av den framtida

Vi vill särskilt peka på

för biobränslen är av stor betydelse för marknaden har varit hänvisade i huvudsak till

utvecklingsfrågorna. Vi

om för ökad användning av

befintligt underlag potentialen i kommunernas kraftvärmeproduktion. Detta

biobränslen bl.a. redovisas i kapitel 2. underlag

i vårt slutbetänkande redovisa en mer Vi räknar med att av marknaden för biobränslen. Vi kommer

ingående analys

de omvärldsförändringar som kan därvid att särskilt belysa ekonomiska förutsättningarna för ökad

komma att påverka de i Av stor betydelse är frågan

biobränsleanvändning Sverige. av en svensk anslutning till EG och om konsekvenserna till en s.k. inre marknad för energi, innefattande därmed

bl.a. en harmonisering av skatter och

avgifter på energioch miljöområdet. Den pågående internationaliseringen av

elmarknaden är en annan faktor som bör närmare. belysas Förändringar på skogspolitikens och jordbrukspolitikens område kan komma att få stor för betydelse möjligheterna att öka användningen av biobränslen sikt.

på lång

som underlag för våra om det överväganden industriella utvecklingsarbetet har vi uppdragit åt professor Gunnar Svedberg, institutionen för värmeteknik vid tekniska högskolan i Stockholm, att göra en översikt av tekniken för elproduktion med biobränslen (bilaga översikten 2). sammanfattas i kapitel 3. Där redovisas också om uppgifter

några biobränslebaserade anläggningar som är i drift.

Vidare har vi genomfört en rad med

utfrågningar företrädare

för myndigheter, organisationer och som arbetar företag med

frågor om forskning och utveckling på biobränsleområdet. I

vissa fall har dessa företrädare varit eller sakkunniga experter i kommissionen, i andra fall har utomstående personer medverkat. De som hörts är företrädare för Kraftverksföreningens Utvecklingsstiftelse (VAST), Lantbrukarnas Riksförbund (LRF), dåvarande statens

Skogsindustrierna,

energiverk, statens vattenfallsverk Studsvik (Vattenfall), AB, Svensk Energi Utveckling AB Svenska Ren- (SEU),

hållningsverksföreningen (RVF), Sveriges lantbruks-

universitet (SLU), Sydkraft AB och En

Värmeverksföreningen.

företrädare för ABB Fläkt AB har lämnat en för redovisning utvecklingsarbetet inom de företag som tillverkar utrustning för bl.a. förbränning av biobränslen.

På grundval bl.a. av vad som har kommit fram vid dessa

utfrågningar redogörs i kapitel 4 för pågående forsknings-

och utvecklingsarbete av för el- och värmebetydelse produktion med biobränslen. också aktuella och pilot-

demonstrationsprojekt på området redovisas.

om de särskilda insatser för biobränsleutveckling Frågan direktiv kan inte ses isolerad från de som förutses i våra som redan nu inom ramen för olika betydande insatser görs Den helt övervägande delen av dessa statliga program. från den 1 juli 1991 av närings- och program administreras På grundval b1.a. av teknikutvecklingsverket (NUTEK). NUTEK redovisas det nuvarande stödet till uppgifter från av biobränslen i kapitel 5. utveckling

När det tekniken för biobränslebaserad elproduktion

gäller

få en närmare av frågor bl.a. om

har vi velat belysning för en kommersialisering av tillgängliga tidsplanen och behovet av utvecklingsinsatser. I tekniker stödjande låtit en särskild göra en detta syfte har vi expertgrupp av dessa har letts av teknologie

bedömning frågor. Gruppen licentiaten Sixten Olof i övrigt har ingått

Regestad; Ulf Arvidsson, SEU, och Stefan Montin, civilingenjörerna samt tekniske direktören Hans Sabel, Värme- NUTEK, I arbetet har som konsulter medverkat verksföreningen. också civilingenjörerna Göran Dahlén, Nordiska Lednings-

och Janne Sjödin, ÅF-Energikonsult. Arbetsgruppens

gruppen, som har redovisats vid vårt sammanträde den 10 slutsatser, har en del av underlaget för våra oktober 1991, utgjort och förslag i kapitel 6. överväganden

förekommer åtskilliga tekniska begrepp och I betänkandet De förklaras i bilaga 3. Vi vill facktermer. viktigaste - dvs. redan här att terawattimmar (TWh) miljarder

påpeka

- i texten används som mått

kilowattimmar (kWh) genomgående

medan den offentliga statistiken normalt anger

på energi,

bränslen i ton (toe); förhållandet inhemska oljeekvivalent är 1 TWh 86 000 toe.

Enheten TWh används i tre olika sammanhang. Energiinnehållet i en viss bränsle betecknas Twh bränsle. mängd värme avser den som produceras från Enheten Twh värmemängd

en anläggning eller värmebehovet i ett fjärrvärmenät. Producerad elmängd anges som un: el.

2 nummer: rön nxonnänsnnn

2.1 Inledning

Uppgifterna i detta kapitel har hämtats i huvudsak ur material från berörda myndigheter och tillgängligt

organisationer. Vi har också låtit ÅF-Energikonsult göra en

inledande studie över marknaden för biobränslen. Vi har emellertid ännu inte haft möjlighet att bilda oss en egen

uppfattning om tillgången på biobränslen, potentialen för

ökad användning m.m. som nyss nämnts avser vi att i det g i

fortsatta arbetet närmare analysera dessa frågor som

bl.a. för vår bedömning av biobränslenas framtida underlag konkurrenskraft.

Vi i detta kapitel på frågor som är

lägger tyngdpunkten för den nuvarande etappen i vårt arbete. En viktiga

huvudfråga är därvid utrymmet för nya produktions-

för biobränslebaserad kraftvärme. Denna fråga

anläggningar har sannolikt stor betydelse för de berörda aktörernas uppfattning om den lämpliga takten i det utvecklingsarbete som krävs för att kommersialisera biobränsletekniken. Särskilt för beslut om uppförande av

påverkas tidpunkten

anläggningar för demonstration av denna teknik.

biobränslen används som samlande benämning på

Begreppet

med biomassa som utgångsmaterial. Det finns

energibärare biobränslen av en rad olika ursprung. Vi använder följande indelning i huvudkategorier:

Trädbränslen - - Skogsbränslen avverkningsrester - direktavverkat bränsle - industriella biprodukter - träd- -

Övriga rivningsvirke

bränslen emballage

Halm (från jordbruket)

Energiskog (odlad för energiändamål, t.ex. Salix)

Energigrödor (odlade för energiändamål, t.ex. rörflen) Avlutar (från massaindustrin)

Avfall består till stor del av brännbart hushålls- och

industriavfall med biomassa som utgångsmaterial. Enligt

direktiven skall våra överväganden omfatta även vissa

sorterade avfallsfraktioner. Vi är dock på nuvarande

stadium av vårt arbete inte beredda att ta ställning till hur avfall skall klassificeras. Genom det arbetet

pågående

med riktlinjer för källsortering av avfall väntas ökad

klarhet i frågan om avfall som biobränsleresurs komma att

skapas.

I direktiven anges inte torv som ett biobränsle. Vi har dock beslutat att vårt arbete tills vidare skall innefatta

även frågor om torv. Detta beslut är betingat av praktiska

skäl, bl.a. att marknaderna för torv och biobränslen företer stora likheter och att bränslena i viss utsträckning är utbytbara i anläggningar för el- och värmeproduktion. För vårt slutliga ställningstagande vill vi avvakta bl.a. resultatet av den fördjupade av analys

åtgärder mot klimatförändringar som statens naturvårdsverk

nu genomför på uppdrag av regeringen. En delredovisning av

uppdraget skall ske senast den 1 december 1991.

2.2 Nuvarande användning

Användningen av biobränslen, uttryckt som tillförd energi,

uppgick år 1990 till ca 60 Twh, vartill kom ca 3 Twh torv och ca 4 TWh avfall. Halm, energiskog och energigrödor används i dag i obetydlig omfattning. Sammanlagt svarade de inhemska bränslena för ca 15 % av landets totala användning av primärenergi.

En betydande del av biobränsleanvändningen för uppvärmning av lokaler redovisas inte i den offentliga statistiken. Det gäller uppskattningsvis 10-12 TWh, till helt övervägande del ved i småhus.

I tabell 2.1 anges den statistiskt redovisade, kommersiella användningen av inhemska bränslen med

fördelning på bränsleslag och användarkategorier.

Tabell 2.1 Användning av inhemska bränslen i Sverige 1990 (TWh)

värmeverk

Totalt 19,7 28,8 2,8 4,3 55,6

1) Inkl. industriellt mottryck (Källa: SCB)

Trädbränslen utgörs nästan helt av skogsbränslen. Omkring

hälften är industriella biprodukter, dvs. bark, spån och

flis från och massafabriker. Om hänsyn tas också

sågverk

till avlutarna från massafabrikerna avser ca två

i

tredjedelar av den totala användningen av biobränslen biprodukter från skogsindustrin. Huvuddelen av dessa bränslen används internt inom för J företagen framställning av ånga, el och värme. 1

Den näst största användarkategorin är kommunala värme- och kraftvärmeverk. Av de 147 producerande verk som som år 1990 var medlemmar i Värmeverksföreningen använde flertalet

minst ett biobränsleslag. Som framgår av tabell 2.2

utgjorde dock biobränslena mindre än en fjärdedel av verkens totala användning av bränsle m.m. för värme- och elproduktion. Bidragen från torv och avfall var i samma storleksordning.

Tabell 2.2 Förbrukning av bränslen m.m. i kommunernas värme- och elproduktion 1990 (Twh)

Värme- E1- Totalt prod. prod.

Kol 6,9 1,4 Eldningsolja 2,9 0,2 Naturgas, gasol 2,4 0,3 Bränsleflis 3,5 Torv 2,6 0,1 Avfall 4,0 0,1 Industriell spillvärme 2,3 E1 till elpannor 6,1 Prod. från värmepumpar 6,6 -

övrigt 2,2

Totalt 39,5 2,4 41,9

(Källa: Värmeverksföreningens statistik 1990)

Användningen av bränsle m.m. med 39,5 TWh omsattes i

leveranser av värmeenergi till fjärrvärmekunder med

TWh. Av tabellen framgår att användningen

sammanlagt 32,9 av bränslen för i kraftvärmeverken endast var elproduktion TWh. Kol var det dominerande bränslet. Användningen av 2,4 biobränslen för detta ändamål var obetydlig.

Den producerade elkraften i kraftvärmeverken uppgick, till 2,2 TWh. Den installerade effekten medger enligt SCB, en större produktion, ca 8 TWh el vid i princip betydligt

normalår. Det finns dock på flera håll tekniska

som har bl.a. vid konvertering av

begränsningar uppstått

från olja till biobränslen. pannor

Inom uppgick användningen av trädbränslen skogsindustrin för av el till 1,1 TWh. För samma

mottrycksproduktion

ändamål användes 1,2 TWh avlutar och tallolja. Den elkraften uppgick till ca 2,5 TWh. producerade

Biobränslen används inte för ren elproduktion i kondenskraftverk.

används alltså biobränslen i dag till Sammanfattningsvis allra största del internt hos industrier eller fastighets-

med bränsle-tillgång. Den öppna, kommersiella

ägare egen liten - endast 10-15 TWh om året, marknaden är relativt i form av bränsleflis. Det ekonomiska huvudsakligen av denna marknad kan därmed uppskattas till 1,5-2

omfånget

kronor. av biobränslen

miljarder Långväga transporter

förekommer i liten utsträckning. Transportavstånden

överskrider i allmänhet inte 10 mil.

2.3 Framtida tillgång

om den framtida tillgången på biobränslen är Frågan

omdiskuterad. Under senare år har redovisats ett flertal studier som kommer till skilda resultat om såväl den

som den ekonomiska potentialen för ökad produktion.

fysiska

Här skall kort återges de bedömningar som redovisades för

två år sedan av statens energiverk och statens naturvårdsverk i den gemensamma studien Ett miljöanpassat energisystem. Bedömningarna, som avser år 2015, tar hänsyn till miljömässiga, ekologiska och tekniska restriktioner.

skogsbränslen svarar i dag för ca 30 TWh. Det finns en

betydande potential för ökning, särskilt i fråga om

avverkningsrester. Den fysiska tillgången år 2015 anges

till totalt 50-65 TWh. w 1 4 l1 För avlutar från massaindustrin väntas en i stort sett

oförändrad tillgång, dvs. 25-35 TWh.

Energiskog och energigrödor samt halm ger i dag praktiskt taget inget bidrag till energiförsörjningen. Potentialen anges till 15-25 TWh.

Den sammanlagda möjliga fysiska tillgången på biobränslen

anges alltså i studien till 90-140 TWh år 2015. Härtill kommer 10-16 TWh avfall och 20-30 TWh torv.

I studien framhålls dock att det inte är de fysiska

tillgångarna utan de ekonomiska förutsättningarna som

kommer att sätta gränsen för biobränsleanvändningen under de närmaste årtiondena. om användningen skall kunna öka väsentligt måste miljöfördelarna åsättas ett ekonomiskt värde. Dessutom måste arbetet med att utveckla produktionsoch användningstekniken fortsätta.

Vidare pekas i studien på att det kan komma att uppstå

regionala obalanser mellan användning och produktion av

biobränslen, med åtföljande behov av anpassning. I vissa

fall kan långväga transporter komma att aktualiseras.

Vid remissbehandlingen av energiverkets och naturvårds-

verkets studie framkom åtskilliga synpunkter på potentialen

för de olika biobränslena. Några remissinstanser, bl.a.

Skogsindustrierna, ansåg att tillgången på avverknings-

rester och andra skogsbränslen för energiändamål hade

medan andra ansåg att tillgången på bio-

överskattats, bränslen är större än vad som angavs i studien. betydligt Efter av studien har det också i andra

publiceringen redovisats material som på vissa

sammanhang kan föranleda i den bild som gavs i punkter ändringar studien.

Givetvis kan det under vårt fortsatta arbete komma fram

ytterligare underlag om den framtida tillgången på

biobränslen. Av särskild betydelse är potentialen för ökat uttag av skogsbränslen. För närvarande överväger 1990:03) om utvärdering och översyn av utredningen (Jo bl.a. om möjligheter att

skogspolitiken frågan skogsbrukets

bidra till Vi räknar med

långsiktigt energiförsörjningen. att under den andra av vårt arbete få tillgång till

etappen de beräkningar som görs inom denna utredning.

2.4 Framtida användning

2.4.1 Teknisk potential

Under senare år har ett antal bedömningar gjorts av till ökad användning av biobränslen inom möjligheterna olika sektorer sikt. råda om att

på lång Enighet synes

värme- och kraftvärmeverken har den största potentialen. Även industriell med biobränslen kan

mottryckproduktion

öka.

Vi tar åter bedömningarna i studien Ett miljöanpassat som en Där anges en teknisk

energisystem utgångspunkt.

för av år 2010 till 55-60 potential produktion fjärrvärme

TWh, jämfört med ca 33 Twh år 1990. Denna kan potential dock enligt studien realiseras endast om möjligheterna till teknisk utveckling tas till vara fullt ut. som en sannolik övre gräns för fjärrvärmen anges 50-55 TWh.

En sådan fjärrvärmeproduktion skulle studien kunna enligt skapa underlag för en betydande utbyggnad av kraftvärme. Under gynnsamma förutsättningar skulle elproduktionen från

kraftvärmeverk kunna uppgå till 20-30 TWh om året eller

mer, jämfört med den nuvarande kapaciteteten på ca 8 TWh el och den faktiska produktionen av ca 2 Twh.

I studien anges också bedömningar av potentialen för industriellt mottryck. Den tekniska kapaciteten är för

närvarande ca 5 Twh el om året, varav dock endast en del

utnyttjas. Massa- och pappersindustrin svarar för ca 90 % av produktionen. Genom teknisk bl.a. utveckling, förgasning av lutar, skulle den tillgängliga potentialen kunna öka till 10-15 TWh el om året i början av 2000-talet.

I studien redovisas ett antal scenarier, och det dras inga entydiga slutsatser om den framtida användningen av biobränslen. I ett s.k. miljöscenario antas emellertid att den nyssnämnda tekniska potentialen för av utbyggnad kraftvärme och mottryck kan utnyttjas och att den till

största delen baseras på biobränslen.

också andra bedömningar av potentialen för biobränslen inom kraftvärme- och mottrycksproduktion har gjorts. En arbetsgrupp inom VAST redovisade i maj 1990 en rapport om biobränslen för el/värmegenerering. I rapporten bedöms

potentialen för ökad biobränsleanvändning vara betydligt

lägre än i energiverkets och naturvårdsverkets studie. Ett

sammanlagt möjligt tillskott på lång sikt av 5-15 Twh el om

året från kraftvärmeverk och industriellt mottryck anges.

ÅF-Energikonsult (ÅFE) har bedömt att det värmeunderlag som

teoretiskt skulle kunna utnyttjas för kraftvärmeproduktion

uppgår till totalt ca 25 TWh. Om värmeunderlaget utnyttjas

fullt ut blir bränsleåtgången ca 38 TWh, varvid ca 11 TWh

el produceras. ÄFE anser det emellertid på tekniska grunder

osannolikt att hela denna potential skulle kunna utnyttjas för biobränslen. Som skäl härför anges bl.a. att kraftvärme sannolikt inte kommer att byggas ut i samtliga fall där det

behövs ny elproduktion. Vidare pekas på att naturgasen är

etablerad i och Västsverige och att gasen ger ett högt Sydelutbyte vid kraftvärmeproduktion, vilket ger den en fördel gentemot biobränslen i lägen då elutbytet prioriteras. Med hänsyn till dessa och andra begränsande faktorer anges 12 TWh som teknisk potential för biobränsleanvändning inom kraftvärmesektorn.

Inom Värmeverksföreningen pågår arbetet med en prognos för

utbyggnaden av fjärrvärme och kraftvärme. Prognosen, som

kommer att färdigställas före utgången av år 1991, väntas

ge underlag också för bedömning av frågan om biobränslenas

andel av produktionen.

I ingen av de refererade studierna antas att biobränslen kommer att användas för kondenselproduktion under den aktuella perioden.

2.4.2 Fördelning av värmeunderlaget

Inom Vattenfalls Projekt bioenergi har nyligen tagits fram beräkningar av det tillgängliga underlaget för kraftvärme-

produktion fördelat på underlag av olika storlek. Syftet

med beräkningarna är bl.a. att klargöra behovet av utveckling av teknik för biobränslebaserad elproduktion för tillämpning i anläggningar i olika skala.

1 i l1 1

Enligt dessa beräkningar uppgår det totala värmeunderlag l

i som kan utnyttjas för kraftvärme 10-15 års sikt till 1

ny på x

1 9 TWh. Hänsyn har då tagits till att befintlig kapacitet

baserad på spillvärme, avfall, värmepumpar och kraftvärme

sannolikt inte kommer att bytas ut under denna period.

Underlaget är fördelat på sammanlagt 36 enheter om minst 20

MW. Därtill kommer ett icke specificerat antal värme-

underlag på mindre än 20 MW var.

Resultatet av beräkningarna redovisas i förenklad form i tabell 2.3. Elproduktion och bränslebehov anges vid

en elverkningsgrad av 35 % för småskaliga anläggningar (20

MW) och 40 % för större anläggningar, vilket ligger inom

det intervall på 30-45 % som tillgänglig biobränsleteknik

under perioden väntas kunna medge. Övriga antaganden är

90 % tillgänglighet och 4 500 timmars utnyttjningstid med optimering för värme, dvs. anläggningarna drivs när värmen behövs.

Tabell 2.3 värmeunderlag för kraftvärmeutbyggnad

Storlek på

värmeunderlag Twh el Twh bränsle

2o MW (stort antal) 1,3 3,6 20-50 MW (28 st.) 3,1 50-100 MW (6 st.) 1,4 14,3 100-200 MW (2 st.) 1,2 Totalt 7,0 17,9

Om i stället anläggningens drift optimeras för elproduktion samtidigt som en viss del av värmen ändå kan nyttigqöras, dvs. anläggningen förses med s.k. kondenssvans eller värmeavtappning och drivs när elkraften behövs, skulle

enligt beräkningarna elproduktionen uppgå till ca 14-29 TWh

och bränslebehovet till ca 36-60 TWh. I detta fall

uppgå antas en elverkningsgrad av 40-48 %. Det bör påpekas att de

småskaliga anläggningarna inte är medräknade i detta eftersom de av Vattenfall anses mindre räkneexempel, lämpade för sådan drift.

2.4.3 Utvecklingen på elmarknaden

De hittills refererade bedömningarna har gällt den fysiska och tekniska potentialen för ökad biobränsleanvändning

främst inom kraftvärmesektorn. Däremot har frågan om den

ekonomiska inte berörts. Denna fråga är

potentialen

beroende b1.a. av utvecklingen på elmarknaden och behovet

av ny produktionskapacitet.

NUTEK har nyligen på regeringens uppdrag i Energirapport

1991 lämnat en redovisning av det aktuella energiläget och elmarknadens utveckling till år 2000. Enligt rapporten väntas elanvändningen öka med ca 1 % om året från dagens nivå ca 140 TWh till 152 Twh år 2000. Nettoökningen av

på

den inhemska under perioden anges emellertid elproduktionen

till endast ca 5 TWh beroende på att en stor del av det

tillkommande elbehovet väntas komma att täckas med import. Behovet av är därmed begränsat.

ny produktionskapacitet

NUTEK förutsätter att de nuvarande kärnkraftaggregaten kommer att vara i drift under hela den aktuella perioden.

I antas en av råkraftpriset från ca 19 öre rapporten ökning kWh år 1990 till 28 öre per kWh år 2000, räknat i fasta per Först därefter kommer enligt rapporten priset att priser. öka till en nivå som medför att en lönsam utbyggnad av ny

produktionskapacitet möjliggörs.

NUTEK räknar dock med en utbyggnad av kraftvärme till år 1995 med TWh el i form av stora anläggningar. Till år 1,5 2000 antas en viss ytterligare utbyggnad i små anläggningar

som ger ett litet tillskott till kraftbalansen. Kapaciteten i industriella mottrycksanläggningar antas av NUTEK vara oförändrad fram till år 2000.

NUTEK redovisar ingen bedömning av valet av bränsle i den tillkommande kraftvärmekapaciteten. Det nämns dock i rapporten att det stöd till investeringar i kraftvärmeproduktion med biobränsle som kan lämnas från den 1 juli 1991 har lett till ett antal ansökningar och

förfrågningar som antyder en utbyggnad av ny

biobränslebaserad kraftvärme motsvarande 300 MW eleffekt jämte ombyggnader motsvarande 30 MW eleffekt. Dessa planer

innebär ett sammanlagt anspråk på stöd som överstiger den

tillgängliga ramen på 1 miljard kronor under en

femårsperiod.

2.4.4 Konkurrensförmåga på energimarknaden

Produktpriset för det biobränsle som är vanligast på

marknaden, dvs. flis, är ungefär 11-12 öre per kWh fritt

användaren. På biobränslen utgår ingen skatt, frånsett

mervärdeskatt i förekommande fall. Motsvarande produkt-

priser på två av de fossila importbränslen som konkurrerar

med biobränslena i kraftvärmeproduktionen, nämligen kol och tjock eldningsolja (E05), motsvarar ungefär 5 resp. 9 öre

per kWh exkl. skatt. Produktpriserna på naturgas och gasol

är betydligt högre. För alla fossila bränslen gäller dock att de, utan skatt, har en i förhållande till biobränslen

överlägsen konkurrensförmåga.

Skattefriheten för biobränslen har haft som syfte att

stärka deras konkurrensförmåga gentemot de fossila

bränslena, vilket tidigare har ansetts motiverat framför allt med hänsyn till försörjningstryggheten. I samband med omläggningen av skattesystemet den 1 januari 1991 har

fått en skarpare miljöprofil. Den energibeskattningen allmänna energiskatten har halverats och en koldioxidskatt fossila bränslen har införts, vilket gör att den totala

på

dessa bränslen har ökat. Detta gäller

skattebelastningen på särskilt för kol och gasol, men även skatten på naturgas

har mer än fördubblats. Biobränslen och tills vidare även torv är skattefria. Till energiskatten och koldioxidskatten

kommer en svavelskatt, som tas ut på svavel i olja, kol och

torv. Biobränslena berörs inte heller av denna skatt,

eftersom de har ett lågt svavelinnehåll.

De nu skattesatserna innebär att tjockolja och kol gällande belastas med sammanlagt 12-14 öre per kWh värme. Vid

rådande internationella prisnivåer ligger priserna inkl.

skatt dessa bränslen för användare i Sverige grovt

på räknat omkring dubbla priset på flis. Det låga kWh-priset

flis till viss del av relativt höga kostnader

på uppvägs

för i anläggningar samt för drift och investeringar underhåll. Detta gäller i vart fall vid en jämförelse med olja och gas.

Biobränslenas skattefördel begränsas av gällande avdragsoch nedsättningsregler. Vid elproduktion med fossila bränslen år både energiskatt och koldioxidskatt avdragsvilket innebär att biobränslena i praktiken saknar gilla, skattefördel vid användning i kondenskraftverk. Samma vid för den del av det insatta gäller kraftvärmeproduktion bränslet som svarar mot uttaget av el. Den del av bränslet som svarar mot produktionen av värme har tidigare beskattats fullt ut.

Från den 1991 har emellertid för kraftvärme 1 juli reglerna

ändrats så att den allmänna energiskatten på insatt bränsle

får dras medan koldioxidskatten alltjämt tas ut. Syftet av, med ändringen är att kraftvärmeteknikens konkurrenskraft

generellt skall stärkas gentemot såväl kondenskraftproduktion som ren värmeproduktion. En bieffekt är att biobränslenas konkurrenskraft vid kraftvärmeproduktion

försämras, eftersom skatten på fossila bränslen vid sådan

produktion nu har minskat jämfört med vad som gällde då skatteomläggningen genomfördes vid årsskiftet. Det nyssnämnda investeringsstödet för utbyggnad av biobränslebaserad kraftvärme, som lämnas med 4 000 kr per kilowatt (kw) installerad eleffekt, kan ses som en kompensation

härför. Vi återkommer till denna fråga i kapitel 5.

också reglerna för nedsättning av energi- och koldioxidskatt för energiintensiv industri innebär att biobränslenas skattefördel gentemot fossila bränslen minskas.

På grundval av dagens pris- och skatteförhållanden samt gällande investeringsstöd har ÅFE gjort beräkningar av

biobränslenas konkurrensförmåga i nybyggda anläggningar.

Tre anläggningstyper har studerats, nämligen små värmecentraler med en värmeeffekt av 2 megawatt (MW), fjärrvärmecentraler med en värmeeffekt av 50 MW, samt stora kraftvärmeanläggningar med en värmeeffekt av 100 MW. Beräkningarna ger till resultat att biobränslen i alla tre anläggningstyperna ger en produktionskostnad för värme som är jämförbar med kostnaden vid användning av fossila bränslen.

Den redogörelse för biobränslenas konkurrenskraft som har lämnats i detta avsnitt är statisk i den meningen att den

bygger på gällande skatteregler, priser på importbränslen

m.m. Det skall här inte göras något försök att bedöma den framtida utvecklingen. Såvitt gäller beskattningen bör dock

påpekas att det nu inom EG pågår diskussioner om införandet

av en kombinerad energi- och koldioxidskatt som skall tas ut i medlemsländerna. Avsikten är att skatten skall belasta

användningen av all energi, utom förnybar energi. Det råder alltjämt oklarhet om skattesatser, undantag för vissa användarkategorier och tidsplan för införandet. Skatten synes vara avsedd att etablera en miniminivå som medlemsländerna har möjlighet att överskrida. Det är en

öppen fråga i vilken utsträckning länderna kommer att

behöva i framtiden harmonisera sina system för indirekt beskattning.

2.4.5 Preliminära slutsatser

De uppgifter ur olika källor som vi har sammanställt ger ingen klar och fullständig bild av potentialen för ökad biobränsleanvändning för kraftvärme- och mottrycksproduktion. Vi anser oss emellertid kunna dra vissa preliminära slutsatser av materialet.

En första slutsats är att den fysiska tillgången på

biobränslen inte utgör något hinder för en betydande ökning

av biobränsleanvändningen för el- och värmeproduktion under

de närmaste årtiondena. Den tillgängliga mängden biobränslen kan - sannolikt med god marginal tillgodose behovet för de utbyggnader som kan bli aktuella. Detta gäller i vart fall så länge utrymmet för biobränsleanvändning för elproduktion begränsas i huvudsak av det tillgängliga värmeunderlaget i kommunala fjärrvärmenät och processindustrier. Vid en utbyggnad av biobränslebaserad ren kondenselproduktion i stor skala kan läget ändras.

En andra slutsats är att förhållandena på elmarknaden under

1990-talet innebär svaga incitament för utbyggnad av ny över huvud - och därmed också för en elproduktion taget väsentligt ökad biobränsleanvändning inom kraftvärmesektorn. Beslut om investeringar i utvecklingsarbete och

konkreta projekt måste baseras på antaganden om prisut-

vecklingen på el och behovet av ny kapacitet efter

sekelskiftet. De grundläggande ekonomiska villkoren för

satsningar på biobränslen inom kraftvärmesektorn är alltså

i hög grad osäkra.

Därtill kommer att de institutionella förhållandena

på

elmarknaden är under snabb förändring bl.a. genom bolagiseringen av Vattenfall och inrättandet av en

fristående organisation för stamnätet. Den pågående

internationaliseringen av elmarknaden kommer att leda till

ett ökat utbyte av elkraft och på lång sikt sannolikt en

utjämning av villkoren för elleveranser inom Europa. Dessa

förändringar kan komma att påverka möjligheterna att

använda biobränslen i kraftproduktionen, men det är oklart hur.

Vidare har vi kunnat konstatera att den nuvarande konkurrenssituationen för biobränslen är betingad av gällande beskattning och av det särskilda investeringsstöd

som skall lämnas under en femårsperiod. Åtminstone vid ren

värmeproduktion har biobränslen nu en god konkurrenskraft gentemot fossila bränslen. Priset hos förbrukare för kol och tjockolja består till betydligt mer än hälften av skatt, i de fall då skatten inte reduceras eller dras av. Därav följer att framtida ändringar i beskattningen, t.ex. som en följd av en svensk EG-anslutning, kan komma att få

betydande inverkan på biobränslenas konkurrensförmåga.

En sammanfattande slutsats av detta kapitel är att det råder stor osäkerhet om förutsättningarna för biobränslebaserad kraftproduktion. Osäkerheten är sannolikt större än vad som kan anses vara normalt för företag som

har att fatta beslut om satsningar på området.

Vi kommer i vårt fortsatta arbete med marknadsfrågorna att söka fördjupa analysen av biobränslenas konkurrensförmåga och av effekterna av möjliga omvärldsförändringar.

42 i

3 BLPRODUKTION MED BIOBRÄNBLEN

3.1 Teknik och kostnader

3.1.1 Inledning

Biobränslen har sedan lång tid tillbaka för

utnyttjats elproduktion, främst inom skogsindustrin.

Ångkrafttekniken,

dvs. förbränning i en panna med är i väl

ångturbin, dag

beprövad och kommersiellt tillgänglig. Tekniken i utnyttjas ett flertal industriella och

mottrycksanläggningar några

kommunala kraftvärmeverk.

Det finns i dag flera utvecklingslinjer för teknik för ny

elproduktion med biobränslen. Några av dessa baseras på

förgasning av biobränslet före förbränning i en gasturbin eller förbränningsmotor.

Målet för pågående utvecklingsinsatser är i allmänhet att

öka elverkningsgraden med bibehållna eller förbättrade

miljöprestanda och med ett mindre investeringsbehov.

I följande avsnitt görs en av teknik och sammanställning kostnader för elproduktion med biobränslen,

uppdelad på

teknik som är kommersiellt tillgänglig, teknik som kan

väntas bli kommersiellt tillgänglig under 1990-talet och

teknik som befinner sig i ett tidigt utvecklingsskede.

Sammanställningen bygger till stora delar på en rapport som

på vårt uppdrag har utarbetats av professor Gunnar

Svedberg, institutionen för värmeteknik vid tekniska högskolan i Stockholm (bilaga 2).

Tonvikten ligger i denna sammanställning ren el-

på

produktion. Det är dock i princip möjligt att använda tekniken även för samtidig el- och En värmeproduktion. förutsättning är givetvis att avsättning finns för

värmeenergin i form av fjärrvärme eller processånga. När el

och värme produceras samtidigt minskar processens elverkningsgrad medan totalverkningsgraden ökar väsentligt.

Elproduktionskostnaden i kraftvärmeanläggningar är beroende bl.a. av vilket värde som åsätts den producerade värmen, den s.k. värmekrediteringen. Detta är ett av skälen till att det svårt att beräkna jämförbara elproduktionskostnader för kraftvärmeproduktion med olika tekniker.

3.1.2 Teknik som är kommersiellt tillgänglig

Förbränning av biobränsle i en panna för ånggenerering och

elproduktion via en ångturbin är en väl etablerad teknik.

En viktig tillämpning är skogsindustrins barkpannor för mottrycksproduktion, dvs. samtidig el- och värmeproduktion.

Skogsindustrins barkpannor är vanligen konventionella

ångpannor med förbränning på en s.k. rost (ett galler).

Rostpannor är robusta och har hög tillgänglighet. Driftstörningar i anläggningar med rostpannor beror mycket

sällan på pannan utan oftast på systemet för bränsle-

hanteringen. En nackdel med rosteldning är att det är svårt

att uppnå lika höga pannverkningsgrader som i modernare

konstruktioner.

Biobränsle i pulverform kan liksom kolpulver och torvpulver eldas i pannor med brännare. Även om erfarenheterna av pulvereldning av biobränsle i stora pannor är begränsade

tyder mycket på att en bättre förbränning kan erhållas än

l vid eldning i rostpannor.

såväl inom industrin som i kommunala anläggningar har tekniken med förbränning i fluidiserad bädd blivit mycket vanlig för nya pannor. Denna teknik innebär att bränslet och icke-brännbara partiklar hålls svävande (fluidiserande)

i eldstaden med hjälp av inblåst förbränningsluft. Flera varianter av tekniken finns, men den teknik som används i flertalet fall är s.k. cirkulerande fluidiserad bädd, CFB. Bland de största fördelarna relativt äldre förbränningsteknik är att flera olika bränslen, t.ex. flis, kol och torv, kan eldas i samma panna samt att utsläppen av svavel-

och kväveoxider kan hållas låga.

Elproduktion med ångturbin innebär att de heta rökgaserna

från - vilken kan vara av av

pannan något de ovan beskrivna

- används för att vatten i ett

slagen förånga slutet,

trycksatt system. Den heta högtrycksångan leds genom ång-

turbinen, där den avger energi via turbinskovlar och turbinaxel till en elgenerator. Efter turbinen kondenseras

ångan, som nu har lågt tryck, och det kondenserade vattnet

går till matarvattenpumpar för höjning av trycket före

återföring av vattnet till ångpannan.

Ju högre tryck och ju högre temperatur ångan har efter

ångpannan, desto större elproduktion kan erhållas. De

största ångpannorna i världen är kolpulvereldade med en

tillförd bränsleeffekt på omkring 1 000 MW. De har

super-

kritiska ångdata med ett ångtryck på ca 24 megapascal och

en ångtemperatur på ca 550 °C. Gränsen sätts av vad

tillgängliga material tål.

Valet av tryck och temperatur i en ångpanna baseras på en

teknisk-ekonomisk optimering med hänsyn till bl.a. anläggningens storlek, förväntad drifttid och typ av

bränsle. Exempelvis är större investeringar i utrustning

som höjer verkningsgraden mer befogade i stora anläggningar än i mindre. I biobränsleeldade elproduktionsanläggningar

med en tillförd effekt på upp till några hundra MW är det

rimligt att räkna med elverkningsgrader i intervallet 35-40 %.

Beträffande av föroreningar gäller att svavelutsläpp är eftersom biobränslen endast innehåller

utsläppen låga,

små svavel. Även av kväveoxider kan med mängder utsläppen utformad förbränningsutrustning hållas lämpligt förhållandevis megajoule tillfört

låga (50-100 mg per

För att de värdena skall kunna nås kan bränsle). lägsta dock avgasrening komma att krävas. katalytisk

Kostnaderna för en anläggning av ovan beskrivet slag bl.a. beroende och

varierar kraftigt, på anläggningsstorlek

behovet av utrustning för att minska utsläppen av

på

Kostnaderna är också till viss del föroreningar. eftersom de beror exempelvis av

anläggningsspecifika,

markberedningsarbete och av vilken utrustning erforderligt

som redan finns tillgänglig på platsen.

Investeringskostnaden för en komplett biobränsleeldad för ren kondenselproduktion med 100-200 MW anläggning tillförd effekt har dock uppskattats till omkring 000-11 000 kr. kw eleffekt. i

10 per Elproduktionskostnaden

en sådan kan beräknas till ca 50-60 öre per kWh anläggning

el. Kostnaderna fördelar på kapitalkostnader (ca 25 %),

sig drift- och underhållskostnader (ca 25 %) och bränslekostnader (ca 50 %).

Produktionskostnaden för el från en kraftvärmeanläggning baserad konventionell teknik torde ligga i intervallet

på

40-50 öre kWh. i en kraftvärme-

per Elproduktionskostnaden

är som nämnts, beroende av värmeanläggning dock, tidigare vilken varierar mellan olika fjärrvärmenät. krediteringen

Produktionskostnaden påverkas också av värmeunderlagets

som styr anläggningens drifttid. varaktighet,

3.1.3 Teknik som väntas bli kommersiellt tillgänglig under 1990-talet

Utomlands pågår utveckling av ny teknik för

storskalig elproduktion med biobränslen i förhållandevis begränsad omfattning. Resultat från internationell forskning och utveckling av främst ny kolteknik kan dock ge värdefulla kunskaper och erfarenheter i det forsknings-, utvecklingsoch demonstrationsarbete som bedrivs i Sverige och övriga länder med intresse för biobränsle.

I det följande beskrivs kortfattat utvecklingsläget för teknik som väntas bli kommersiellt tillgänglig under 1990talet.

När det gäller konventionella ångpannor och ångturbiner kan

endast marginella förbättringar väntas under de närmaste

åren. Elverkningsgraden kan komma att öka med någon

procentenhet över dagens nivå 35-40 %.

En vidareutveckling av den konventionella ångpannan är den

s.k. PFBC-tekniken (Pressurised Fluidised Bed Combustion).

Denna teknik är internationellt sett ett av huvudalternativen för renare och effektivare elproduktion från kol. Tekniken innebär att förbränningen sker under högt tryck i en fluidiserad bädd. Elenergin genereras vanligen

via både en gasturbin och en ångturbin i en s.k. kombi-

cykel.

PFBC-tekniken torde vara möjlig att använda också för biobränsle. En hel del utvecklingsarbete återstår dock, bl.a. för att visa hur inmatningen av bränslet skall kunna ske och hur förbränningen av biobränslet fungerar i praktiken.

De mest utvecklingslinjerna tycks emellertid betydelsefulla

vara de som baseras på förgasning av biobränslet före

förbränning i en gasturbin eller en förbränningsmotor. Liksom PFBC-tekniken är förgasning i ett internationellt ett av huvudalternativen för framtida elperspektiv produktion med kol.

innebär att ett bränsles innehåll av brännbar Förgasning substans omvandlas vid hög temperatur från olika former av fasta ämnen (t.ex. cellulosa, lignin) till en gasblandning koldioxid, vätgas, vattenånga m.m.). Fördelen (kolmonoxid, med jämfört med förbränning är att större delen förgasning av bränslets ursprungliga energi finns kvar i form av högvärdig kemisk energi i de bildade gaserna (främst

kolmonoxid och vätgas). Detta innebär att elproduktionen

kan ske i en eller en förbränningsmotor i stället gasturbin för i en Därigenom ökar möjligheten att för-

ångturbin.

bättra Ett av problemen vid förgasning elverkningsgraden.

är att måste renas mycket långt för att kunna

gasen utnyttjas i en gasturbin eller i en förbränningsmotor.

Gasturbindrift kräver att har högt tryck, medan gasen motordrift kan ske med gas av atmosfärstryck.

av biobränsle vid atmostärstryck kan redan i dag Pörgasning anses vara kommersiell teknik. Vid tre svenska massafabriker finns förgasare av typen CFB (cirkulerande fluidiserad för bark. Den producerade gasen används bädd) som bränsle i s.k. mesaugnar, men den kan också eldas i

gaspannor.

Resultat från försök i mindre skala i studsvik tyder på att

biobränsle kan och gasen renas tillräckligt för förgasas att en dieselmotor skall kunna drivas med denna gas. Visst återstår dock innan det är möjligt att utvecklingsarbete om och i så fall när tekniken kan utnyttjas för avgöra

kommersiell elproduktion med biobränslen.

Atmosfärisk förgasning och dieselmotor torde från

ekonomiska och tekniska utgångspunkter vara en teknik som

är mest lämpad för elproduktion i mindre än anläggningar omkring 10 MW el. Ingen motor byggs i för axeldag högre effekt än 10-20 MW. Önskar man en större måste elproduktion flera dieselmotorer kopplas parallellt till en gemensam förgasare. Även vid mindre effekter väljs ofta 2-3 motorer.

För elproduktion i större skala vid tycks förgasning högre tryck vara ett mer lovande alternativ. Gasen kan då utan mellanliggande kompression tillföras en gasturbin. För att få en högre verkningsgrad kan gasturbinprocessen kombineras

med en ångturbinprocess. erhålls en

Därigenom kombicykel.

I ett internationellt perspektiv är kombicykeltekniken i dag en viktig ny teknik för elproduktion. De anläggningar som byggs utnyttjar dock till helt övervägande del olja eller naturgas. Nettoelverkningsgraden för de största anläggningarna ligger i dag strax över 50 %, dvs. ett tiotal procentenheter högre än för de bästa kraftverken med

enbart ångturbin.

Tekniken att förgasa vid högt tryck och därefter rena gasen

är på väg att kommersialiseras för kol som bränsle.

Biobränsle är generellt sett lättare att än kol. förgasa Vidare blir reningen av enklare för biobränsle bränngasen än för kol, eftersom biobränslen innehåller mindre mängd svavel.

Nettoelverkningsgraden för en anläggning på 100-200 MW

tillförd effekt med och

biobränsleförgasare kombicykel kan

sannolikt komma att ligga i intervallet 40-45 %. Vissa bedömare anger möjliga nettoelverkninggrader mot

på upp

50 %. Osäkerheterna om teknikens är fortfarande möjligheter

förhållandevis stora.

Förgasning av biobränsle vid atmosfärstryck är som nämnts redan kommersiell teknik. Det är möjligt att komprimera bränngasen från en atmosfärisk förgasare så att den kan

användas i en gasturbin ingående i en kombicykelanläggning

med ångturbin. Beräkningar tyder på att nettoelverknings-

graden för denna typ av process kan bli nära vad som erhålls för motsvarande process för trycksatt förgasning, samtidigt som investeringsbehovet kan bli lägre.

Biobränsle är ett energimässigt lågvärdigt bränsle. En

möjlighet att öka verkningsgraden är att kombinera bio-

bränsle med något högvärdigt bränsle som naturgas eller

gasol för att få högre elverkningsgrad. En sådan process brukar kallas för hybridprocess. Inte heller i det fallet

finns någon nämnvärd praktisk erfarenhet. En nackdel är

givetvis att tillgång krävs till ett fossilt bränsle.

Sammanfattningsvis kan konstateras att ingen av de tekniker som kan bli aktuella under 1990-talet ännu har passerat demonstrationsstadiet. Det är därför inte möjligt att med

någon större grad av säkerhet ange investeringsbehov och

elproduktionskostnad. Samtliga alternativ skulle sannolikt kräva avsveärt större investeringar än konventionell

ångkraft. Baserat på mycket grova uppskattningar av

investeringsbehovet blir elproduktionskostnaden för de flesta av de nya teknikerna i storleksordningen 70-80 öre per kWh, om utnyttjandetiden är omkring 6 000 timmar per år. Elproduktionskostnaden från en kraftvärmeanläggning

baserad på förgasning och kombicykel beräknas bli 5-10 öre

lägre per kWh el än från motsvarande kondensanläggning.

Viktiga mål för det internationella utvecklingsarbetet rörande kolteknik är att minska utsläppen av svavel och kväveoxider samt att förbättra verkningsgraden, varigenom

även utsläppen av koldioxid per producerad energienhet kan minskas. När det gäller biobränslen är förutsättningarna delvis annorlunda. Utsläppen av koldioxid från förbränning

av biobränslen bidrar inte på lång sikt till ökningen av

koldioxidhalten i atmosfären. Som tidigare framhållits är

utsläppen av svavel vid förbränning av biobränslen låga,

eftersom bränslet innehåller små mängder svavel. När det

gäller utsläpp av kväveoxider finns vissa möjligheter att

den nya tekniken kan ge lägre utsläpp än konventionell förbränning, såväl för biobränslen som för fossila bränslen. Beträffande utsläpp av övriga föroreningar, exempelvis kolväten, är kunskapen ännu relativt osäker.

3.1.4 Teknik som ännu befinner sig i ett tidigt utvecklingsskede

Flera tekniker för elproduktion med biobränslen finns ännu

enbart på idéstadiet eller i laboratorieskala. I det

följande berörs kort några nya processer som kan bli

aktuella för elproduktion med biobränslen först någon gång

efter sekelskiftet.

I en hetluftturbin (ibland kallad indirekt eldad gasturbin) tillförs värmeenergi indirekt via en värmeväxlare eller en panna till komprimerad luft. Luften får sedan expandera och avge energi som i en vanlig gasturbin. Fördelen är att mindre rena bränslen kan användas. Utvecklingen av denna teknik har hittills begränsats av materialproblem. Nya keramiska material skulle dock kunna innebära att elverkningsgraden blir av samma storleksordning som i processen med trycksatt förgasning och kombicykel, samtidigt som investeringskostnaden blir lägre.

Gasturbin med ånginjektion är i dag kommersiell för

naturgas som bränsle. Tekniken innebär att vattenånga

tillförs bränngasen i anslutning till gasturbinens

brännkammare, vilket betyder att en större effekt kan tas

ut för att driva elgeneratorn. Gasturbinen kan på detta

sätt sägas göra tjänst som en integrerad gas- och ång-

turbin. Därigenom minskar investeringsbehovet.

En snarlik teknik är gasturbin med uppfuktning av kompressorluften. Vattnet tillförs i detta fall i vätskeform till Tekniken kan vara enklare och kompressorluften.

än gasturbin med ånginjektion. I USA planeras för

billigare närvarande stora insatser för utveckling av denna teknik i samband med kolförgasning. Tekniken kallas där HAT-cykeln

(Humid Air Turbine).

Utveckling pågår även av nya typer av ångturbinproceasor.

En av dessa, den s.k. Kalina-cykeln, utnyttjar en blandning av ammoniak och vatten som arbetsmedium i stället för rent vatten. Teoretiska beräkningar har visat att det därigenom

är möjligt att öka verkningsgraden med några

Världens första Kalina-process provas för procentenheter.

närvarande i en försöksanläggning på 3 MW el i Kalifornien.

Möjligheten av direkt förbränning av biobränslet i en gasturbinbrännkammare har också diskuterats. Detta skulle

innebära att något förgasningssteg inte behövs. Teoretiskt

är möjligheterna stora att i en sådan process uppnå höga

De tekniska svårigheterna är dock än så

elverkningsgrader. bl.a. vad avser inmatningen av bränslet länge betydande, och gasreningen före gasturbinens expansionsdel.

också rörande teknik som

Utvecklingsverksamhet pågår

utnyttjande av träpulver som bränsle i möjliggör dieselmotorer. Denna teknik har ansetts särskilt lämpad för

småskaliga anläggningar.

av bränslecelltekniken har tagit fart under de Utvecklingen

senaste åren. Det beror huvudsakligen på att man kan nå

mycket höga elverkningsgrader med naturgas som bränsle. Flera typer av bränsleceller är dock lämpade även för förgasat biobränsle, förutsatt att det visar sig möjligt

att rena gasen tillräckligt långt.

3.2 Några befintliga anläggningar

3.2.1 Kraftvärmeverket i Örebro

örebro Energi AB tog hösten 1989 i drift en fastbränsle-

panna med en ångeffekt på 165 MW. Pannan är en CFB-panna

(cirkulerande fluidiserad bädd). Bränslet kan utgöras av kol, torv, biobränslen eller olja. Pannan är kopplad till ett äldre, oljeeldat kraftvärmeverk med eleffekten 106 MW.

3.2.2 Kraftvärmeverket i Nässjö

Nässjö kraftvärmeverk är ett exempel på ett kraftvärmeverk i mindre skala. Anläggningen, som togs i drift våren 1990, ger 20 MW värme och 9 MW el.

Anläggningen ägs av Vattenfall medan Nässjö Affärsverk svarar för drift och underhåll samt köper värme till fjärrvärmenätet.

Bränslet utgörs till omkring 70 % av biobränslen, främst skogsbränslen. Resterande del är kol.

Liksom pannan i Örebro är pannan i Nässjö av typen CFB (cirkulerande fluidiserad bädd). Investeringskostnaden för anläggningen har varit ca 150 milj.kr. Avsikten är att

anläggningen på sikt skall kunna drivas utan kontinuerlig

bemanning.

3.2.3 Kraftvärmeverket i Uppsala

har om en oljeeldad kraftvärme- Uppsala Energi byggt till fastbränsleeldning. vid ombyggnaden har anläggning försetts med Det ombyggda verket pannan pulverbrännare. i drift år då med kol som bränsle. Verket eldas togs 1985, numera med torv som i briketterad form per transporteras järnväg från Härjedalen.

kan 190 MW värme och Med fastbränsleeldning anläggningen ge Vid är 92 %. 120 MW el. torveldning pannverkningsgraden

3.2.4 Kraftvärmeverket i Borås

har två ångpannor, som byggdes om för Borås Energi stycken år 1984. De två pannorna, som är av fastbränsleeldning kan tillsammans 130 MW värme och 45 MW typen rostpannor, ge el.

eldas en bränsleblandning bestående av 75 % skogs- I dag bränsle och 25 % kol. Möjligheten att öka andelen biobränslen utreds. Som ett led i detta utredningsarbete undersöks för närvarande de tekniska och ekonomiska för att torka biobränslet innan det förutsättningarna tillförs pannan.

använder 600 000 kubikmeter träd- Borås Energi omkring år. för trädbränslet inryms

bränslen per Upptagningsområdet

inom en cirkel med 10-15 mils radie.

4 FORSKNING, UTVECKLING OCH DEMONSTRATION

4.1 Aktörer och finansiering

I detta kapitel behandlas översiktligt den pågående

forsknings- och utvecklingsverksamhet (FoU) inom landet som har betydelse för tekniken för elproduktion med biobränslen. Det gäller dels grundläggande FoU rörande bl.a. förbränning och förgasning dels teknikutveckling inkl.

försök och demonstration i anläggningar med sikte på en

kommersialisering av tekniken. FoU rörande andra delar av biobränslekedjan behandlas inte här.

Det finns ett antal aktörer med verksamhet inom det aktuella området.

Inom universitet och högskolor bedrivs grundläggande teknisk forskning avseende bl.a. förbränning och förgasning. Detta gäller främst vid tekniska högskolan i Stockholm (KTH), Chalmers tekniska högskola (CTH) och tekniska fakulteten vid universitetet i Lund (LTH).

Verksamheten finansieras nästan helt av staten via dels de

s.k. fakultetsanslagen på utbildningsdepartementets

huvudtitel dels energiforskningsprogrammet på

- numera industridepartementets näringsdepartementets huvudtitel. Detta program tillkom år 1975 och har därefter

löpt i treårsperioder. Under senare år har programmet

kommit att inriktas alltmer på stöd till forskning vid

högskolorna. Verksamheten vid de berörda institutionerna finansieras nu till större del från programmet, vilket har gjort det möjligt att bygga upp ett antal stabila forskningsmiljöer.

Från den 1 1991 har NUTEK det övergripande ansvaret juli för Därtill är NUTEK programenergiforskningsprogrammet. för bl.a. delprogrammen Förbränning och förgasning, organ Elproduktionsteknik och Värmeteknik.

En närmare för energiforskningsprogrammet och redogörelse för NUTEKs roll lämnas i 5. Här kan dock nämnas att kapitel det stöd som lämnas inom de tre nyssnämnda delprogrammen

under den nuvarande programperioden 1990/91-1992/93

beräknas till ca 160 milj.kr., ca 90 milj.kr. resp.

uppgå

ca 110 Särskilt Förbränning och milj.kr. programmet

är starkt inriktat på FoU av betydelse vid

förgasning användning av biobränslen.

- AB - hade Studsvik AB före år 1978 Atomenergi till att svara för det målbundna FoUursprungligen uppgift arbetet En forsknings- och försöks-

på kärnenergiområdet.

1950- och 1960-talen i Studsvik

anläggning byggdes upp på

nära Förutom kärnteknisk FoU och kommersiell Nyköping. verksamhet bl.a. och instrumentområdena bedrivs i

på miljö-

dag viss icke kärnteknisk FoU, med tyngdpunkten på

av teknik för inhemska bränslen. Det finns i utveckling Studsvik bl.a. ett värmelaboratorium med resurser för försök upp till pilotskala.

Studsvik AB har sedan år 1969 ägts direkt av staten genom FoU-verksamheten har finansierats industridepartementet. främst statsanslag, medel från energiforskningsgenom och Mot bakgrund av Studsviks

programmet uppdragsintäkter.

otillfredsställande ekonomiska resultat har nyligen beslutats att skall struktureras om. Regeringen har bolaget fört över till Vattenfall med uppdrag att

ägarfunktionen

omstruktureringen. Avsikten är att de kärngenomföra tekniska anläggningarna skall överlåtas till kärnkraftsproducenterna, att de kommersiellt

utvecklingsbara verksamheterna skall säljas till industriella intressenter och att fastigheter m.m. skall förvaltas av Vattenfall för statens för räkning. Styrelsen Studsvik har nu beslutat om vissa strukturförändringar, innebärande bl.a. att enheten Energi och miljö inkl. värmelaboratoriet skall läggas ned om man inte lyckas finna nya intressenter och ägarformer för verksamheten.

Numera lämnas det statliga stödet till Studsvik helt inom ramen för energiforskningsprogrammet. För

treårsperioden

1990/91-1992/93 har för den icke kärntekniska delen av verksamheten avsatts 64 milj.kr. En betydande del av detta belopp används för FoU rörande förbränning och förgasning av biobränslen.

För styrningen av den statsfinansierade icke kärntekniska FoU-verksamheten vid Studsvik inrättades år 1990 ett

särskilt programråd. Programrådet skall fungera som

beställare av insatser och även svara för att dessa samordnas med annan FoU inom ramen för energiforsknings-

programmet m.m. Programrådet, som från den 1 juli 1991 är

knutet till NUTEK, består av företrädare för bl.a. programorgan, högskolor, kraftföretag och kommuner.

Inom den statliga sektorn är också statens vattenfallsverk

(Vattenfall) en viktig aktör på biobränsleområdet. År 1989

fattade Vattenfall beslut om att inleda en omfattande utvecklingsinsats, Projekt bioenergi. Projektets allmänna mål är att - främst -

genom teknikutveckling klargöra

ekonomi och potential för elproduktion och kombinerad

produktion av el och värme med biobränslen i ett långt

tidsperspektiv.

Projektet har delats in i tre insatsområden: omvandling till el och värme, systemstudier och bränsleproduktion. Den totala insatsen för projektet har angetts till 1 miljard

kronor. Härav beräknas ca 85 % komma att användas för demonstration och försök direkt knutna till anläggningar.

Tyngdpunkten i Projekt bioenergi ligger på omvandlings-

men även - inkl. frågor om miljö och

ledet, bränslefrågorna

- har stor vikt. ekologi getts

Projekt bioenergi finansieras i huvudsak av Vattenfalls även om vissa av de ingående delprojekten torde medel, förutsätta stöd från NUTEK, SEU m.fl. De insatser som görs inom skall i princip uppfylla de ekonomiska krav projektet

som ställs på Vattenfalls verksamhet i övrigt.

Den näst efter Vattenfall största kraftproducenten i Sverige, nämligen sydkraft AB, har också en betydande

på bioenergiområdet. Verksamheten

utvecklingsverksamhet till en affärsmäsig produktion av el och värme ur syftar biobränslen. De totala kostnaderna för Sydkrafts program beräknas till 500 milj.kr. under fem år. Den största insatsen avser en för kraftvärme med

pilotanläggning

förgasning (se avsnitt 4.3.4). trycksatt

Flera med främst till kraftindustrin och organ anknytning de kommunala energiverken ger stöd till FoU av betydelse för utveckling av teknik för biobränsleanvändning.

Kraftverksföreningens Utvecklingsstittelse, VAST, är den icke statliga kraftindustrins organ för gemensamt tekniskt

Bland medlemmarna ingår de större

utvecklingsarbete. enskilda kraftproducenterna samt energiföretagen i Stockholm, Göteborg och Malmö. VAST bidrar till finansiering av verksamheten inom bl.a. Värmeforsk (se

nedan). VAST är också beställare av viss högskoleforskning.

Den totala insatsen uppgår till ca 15 milj.kr. om året,

varav endast en mindre del avser verksamhet på biobränsle-

området.

I egen regi bedriver VAST framför allt teknisk-ekonomiska

utredningar. Några sådana utredningar har gällt användning

av biobränslen i el- och värmeproduktion.

Värmeverksföreningen är ett samarbetsorgan för de huvudsakligen kommunägda kraft- och värmeproducenterna i tätorter. Medlemmarnas sammanlagt 147 producerande verk svarar för nästan hela landets produktion av fjärrvärme. Flertalet verk använder bl.a. skogsbränslen, torv eller avfall.

Värmeverksföreningen ger stöd till FoU med omkring 20 milj.kr. om året. Däri ingår föreningens bidrag till Värmeforsk och det stöd som vissa medlemsföretag lämnar till SEU (se nedan). En betydande del av beloppet gäller

projekt på biobränsleområdet.

Vid sidan av de gemensamma insatserna genom föreningen gör flera medlemsföretag insatser för introduktion av ny teknik vid de egna anläggningarna. Därtill kommer det bidrag till praktisk teknikutveckling som byggande och drift av biobränslebaserade verk leder till.

stiftelsen för värmeteknisk forskning, Värmeforsk, har till

uppgift att främja FoU inom energiområdet. Huvudmän är

VAST, Vattenfall, Värmeverksföreningen, Svenskt Gastekniskt

Centrum, Skogsindustrierna/Ångpanneföreningen, Studsvik

samt ett antal företag inom den utrustningstillverkande industrin.

Värmeforsk arbetar med treåriga ramprogram, som

sammanfaller i tiden med de statliga energiforskningsprogrammen. Insatserna inom biobränsleområdet görs huvudsakligen inom ett delprogram för bränsleteknik; detta innefattar också insatser för olja, kol och torv med tillhörande miljöteknik.

Verksamheten är tillämpningsinriktad och avser bl.a. mätningar, utvärderingar och försök med förbränning.

Det nu omfattar 44 milj.kr., varav 17 löpande ramprogrammet avser för bränsleteknik. Rammilj.kr. delprogrammet finansieras av Värmeforsks huvudmän till 60 % programmet och av statliga medel till 40 %. Den statliga andelen utgörs huvudsakligen av medel från energiforskningsoch energiteknikfonden som tillskjuts av NUTEK. programmet

svensk Energi Utveckling AB (SBU) bildades år 1987. var bl.a. önskemål om att kraftindustrin skulle Bakgrunden öka sina FoU-insatser för omställning av elsystemet inför en avveckling av kärnkraften.

SEUs utgörs av dels kraftföretag som bidrar ägare ekonomiskt till verksamheten (A-aktieägare) dels fyra branschföreningar (B-aktieägare). I den första kategorin Vattenfall %), Sydkraft (15 %), en grupp enskilda ingår (50 kraftföretag (30 %) och en grupp kommunala kraftföretag (5 ordförande skall godkännas av regeringen. %). Styrelsens

SEUs är att tillsammans med ägarna initiera och ge uppgift stöd till utveckling av teknik som bedöms kunna demonstreras i full skala under 1990-talet. Verksamheten är

indelad i fyra områden: miljöteknik, ny elproduktions-

teknik, elintensiv industri och rationell elanvändning.

Till för verksamheten ligger ett konsortialavtal som grund

under en tioårsperiod till utgången av år 1996. SEU

gäller skall under perioden genomföra ett program med huvudsaklig att demonstration av ny teknik. Vid

inriktning på stödja

valet av projekt har möjligheterna till en kommersiell fortsättning en avgörande betydelse, liksom projektets

miljöegenskaper. Kostnaderna för programmet beräknas enligt avtalet till i medeltal 100 milj.kr. om året under de första fem åren; en ökning av medelsramen under den

följande femårsperioden ställs i utsikt.

Installationer och anläggningar som tillkommer inom ramen

för SEUs program skall normalt ägas och drivas av någon

eller några av SEUs ägare, som då svarar för huvuddelen av

finansieringen. SEUs bidrag skall begränsas till merkostnader, merinvestering och riskavlastning.

Hittills har SEU gett stöd till ett hundratal projekt hos sina ägare. Den sammanlagda investeringen i dessa projekt

har uppgått till ca 1,9 miljarder kronor, varav SEU har

svarat för ca 250 milj.kr. Ett antal projekt som gäller

elproduktion med biobränslen har fått stöd. Några av dessa

projekt redovisas i avsnitt 4.3.

Beslut om stöd fattas av SEUs styrelse. Besluten föregås av

teknisk beredning i referensgrupper med företrädare för ägarföretagen. I referensgruppen för elproduktions- och miljöteknik är också NUTEK representerat. I viss utsträckning är sEUs projekt samfinansierade med NUTEK. Därvid kan den insatsen - som inriktas främst mot statliga av - av medel från forskningsdelen projekten utgöras energiteknikfonden eller det särskilda investeringsstödet för biobränslekraftvärme (se kapitel 5). I sådana fall deltar NUTEK i styrgruppen för resp. projekt.

Den utrustningstillverkande industrin inom det aktuella området - dvs. för och utrustning förbränning förgasning avsedd för - av två elproducerande anläggningar utgörs företag, nämligen ABB STAL AB och Generator AB.

ABB STAL ingår i den svensk-schweiziska ABB-koncernen.

Företaget har i dag en utveckling och marknadsföring av koleldade ångpannor med s.k. fluidbäddar. Tekniken kan i

överföras till biobränsleeldning, men något mer

princip

omfattande utvecklingsarbete med denna inriktning pågår

inte. Skälet härtill torde vara att det saknas en tillräcklig internationell marknad.

Generator, som numera ingår i den norska Kvaernerkoncernen,

har levererat över 150 ångpannor som eldas med biobränslen. Det ett utvecklingsarbete i syfte att

pågår betydande

förbättra verkningsgrad och miljöegenskaper. Enligt uppgift är biobränsleteknik ett prioriterat område inom Generator.

Därjämte finns ett antal mindre företag som marknadsför

utrustning för förbränning av biobränslen för småskalig

värmeproduktion (mindre än 20 MW). Utvecklingsverksamheten

hos dessa företag är i dag låg beroende främst på en

stagnerad marknad.

4.2 Grundläggande teknisk forskning och utveckling

Forskning om förbränningsteknik bedrivs vid flera universitet och högskolor. Forskningen är till sin natur tvärvetenskaplig och spänner över flera av de traditionella ämnesgränserna. Vid KTH, CTH och LTH har man därför bildat

särskilda organ för samarbete inom förbränningsområdet.

Forskningen är i många fall av mycket grundläggande

karaktär och har bäring på förbränning av alla slags

bränslen. Denna forskning finansieras till huvuddelen från

energiforskningsprogrammet. Under löpande treårsperiod

beräknas insatsen till ca 45 milj.kr.

Den tillämpade förbränningstekniska forskningen, som

omfattar forskning relaterad till praktisk

förbränningsteknik, finansieras också till stor del från energiforskningsprogrammet. Insatsen från programmet

beräknas till 50 mi1j.kr. under treårsperioden. Områden av

intresse är bl.a. fluidiserad förbränning, pulverförbränning och materialteknik. Forskningen har en tydlig

inriktning på miljöfrågor.

Vid CTH finns en 8 MW forskningspanna baserad på

fluidiserad förbränning som kan användas för försök med biobränslen.

Forskning rörande törgasningsteknik är inriktad på

förståelse av delprocesserna pyrolys (termisk nedbrytning av biobränslet) och förgasning av kolåterstoden. också nedbrytning av tjära som bildas vid pyrolysen ägnas stort intresse.

Förgasningsteknisk forskning inriktad på biobränslen

bedrivs av forskargrupper vid KTH och LTH. En omfattande utrustning för försök har byggts upp. Verksamheten har

under lång tid finansierats från energiforsknings-

programmet. Sydkraft bidrar till finansieringen av verksamheten vid LTH.

också vid Studsvik bedrivs forskning om förgasning av

biobränslen, med särskild inriktning på nedbrytning av

tjära och rening av gas. Denna verksamhet finansieras från energiforskningsprogrammet genom såväl Studsviks basanslag som särskilda projektanslag från NUTEK. Verksamheten utgör bl.a. ett underlag för den experimentella verksamheten i Studsvik (se nästa avsnitt).

Inom området elproduktionsteknik bedrivs FoU i första hand av de kommersiella aktörerna, dvs. kraftföretagen, direkt eller genom SEU, VAST m.fl. organ. också den

utrustningstillverkande industrin bedriver viss FoU på

området.

De statliga stödet inom ramen för energiforskningsprogrammet syftar till att bygga upp baskompetens och komplettera företagens insatser. Stöd lämnas b1.a. till FoU rörande miljöskyddande teknik och

utveckling av småskaliga system för el- och värme-

produktion, b1.a. med biobränslen.

Också inom området värmeteknik finansieras FoU i stor utsträckning av de kommersiella aktörerna, b1.a. genom Värmeforsk. Statligt stöd lämnas dock till insatser inom delar av området.

4.3 Pilot- och demonstrationsprojekt

4.3.1 Förgasningsprojekt i Studsvik

Försök i laboratorie- och pilotskala med förgasning av

biobränslen har bedrivits i Studsvik under lång tid.

Verksamheten har finansierats till viss del genom statsanslagen till Studsvik. I flertalet projekt har Studsvik samarbetat med kraftföretag eller industriföretag med intresse av att kommersialisera resp. teknik. Studsvik har också haft egen marknadsföring av ny teknik genom försäljning av licenser m.m. Förgasningstekniken har beskrivits i avsnitt 3.1.3.

Under åren 1980-1987 utförde Studsvik ett omfattande FoUarbete avseende trycksatt förgasning av biobränslen. I syfte att producera metanol via syntesgas utvecklades den s.k. MINO-tekniken, och en pilotanläggning byggdes. En vidareutveckling av denna teknik för elgenerering i kombicykel studerades. Anläggningen fick läggas i malpåse år 1986 eftersom det föreslagna utvecklingsprogrammet inte

kunde finansieras. Det kunnande som byggdes upp har dock senare i viss omfattning kunnat utnyttjats för uppdrag åt Vattenfalls VEGA-projekt (se avsnitt 4.3.4).

Sedan år 1986 har Studsvik arbetat framför allt med teknik för elproduktion baserad på atmosfärisk förgasning av biobränslen. Syftet är att få ett högt elutbyte även vid anläggningar i relativt liten skala. Under åren 1986-1990 genomfördes försök i pilotskala med framställning av renad biogas för dieselmotordrift. Försöken genomfördes i samarbete med Vattenfall och en motortillverkare, Hedemora AB, och under medverkan av dåvarande statens energiverk,

SEU och Hedemora kommun. Försöken avbröts beroende bl.a. på

att Vattenfall bedömde att tekniken inte skulle bli konkurrenskraftig jämfört med konventionell eller ny

ångturbinteknik i de effektlägen över 20 MW el som är mest

intressanta för Vattenfall.

Nu pågår studier och försök rörande en process där

gasturbiner i stället för dieselmotorer används för elgenereringen. Studsvik bedömer att denna teknik är lämplig inom ett brett skalintervall från 30 MW till minst

150 MW bränsle. På uppdrag av Gullspångs Kraft AB har

utförts en förstudie av en demonstrationsanläggning för kraftvärme- och mottrycksproduktion med en effekt av ca 50

MW bränsle. Gullspång genomför för närvarande en för-

projektering av anläggningen i syfte att få fram underlag för ett investeringsbeslut under första halvåret 1992. Elproduktionskostnaden för detta projekt bedöms kunna bli konkurrenskraftig i jämförelse med konventionell teknik.

Tekniken med atmosfärisk förgasning bearbetas nu vidare med

inriktning på avfall som bränsle. På licens från Studsvik

har i Italien uppförts en demonstrationsanläggning med två 15 MW förgasare. Tillsammans med bl.a. Stockholm Energi och

ABB Fläkt AB vidareutvecklar Studsvik med stöd från NUTEK och SEU denna teknik för större avfallsbaserade anläggningar (50-100 MW).

4.3.2 Projekt med träpulver som bränsle

Under många år har studier pågått av möjligheterna att

använda träpulver som bränsle vid motor- eller turbindrift.

Vid KTH bedrivs ett projekt för utveckling och demonstration av teknik för direkteldning av gasturbiner med träpulver. Projektet finansieras från NUTEK.

Vid CTH har arbete länge pågått med konvertering av

dieselmotorer för drift med kemiskt försprödat träpulver. Detta arbete ligger till grund för ett förslag till pilotprojekt som nyligen har lagts fram av SLR Energi. Projektet innefattar bl.a. framställning av träpulver, konvert ring av en dieselmotor och drift av motorn i en generatoranläggning, varvid producerad el levereras till lokala förbrukare. SLR har hos NUTEK ansökt om bidrag till sådant projekt, som är kostnadsberäknat till ca 30 milj.kr. Projektet är avsett att utgöra ett steg mot utveckling av

system för omfattande småskalig elproduktion.

4.3.3 Sydkrafts förgasningsprojekt i Värnamo

Sydkraft har tillsammans med det finska företaget Ahlström Oy arbetat med utveckling av en teknik för trycksatt förgasning av biobränslen med hetgasrening och elproduktion i en gaskombicykel. Våren 1991 beslöt Sydkraft att uppföra en demonstrationsanläggning med denna teknik i Värnamo. Anläggningen skall ge 6 MW el och 10 MW värme.

Huvudsyftet med anläggningen är att verifiera kostnader för bl.a. drift och underhåll samt investeringskostnader för

kommersiella anläggningar. Anläggningen har nyligen börjat byggas, och driftsstart beräknas till våren 1993.

Den totala investeringskostnaden för anläggningen beräknas till 260 milj.kr. SEU bidrar med högst 45 milj.kr., medan staten genom NUTEK lämnar stöd i olika former med totalt 53 milj.kr.

Sydkraft och Ahlströms skall samarbeta inom ett samägt bolag för vidareutveckling och internationell marknadsföring av tekniken.

4.3.4 Aktuella kraftvärmeprojekt inom Vattenfall

Inom Vattenfalls Projekt bioenergi har bedrivits brett upplagda studier av olika tekniker för elproduktion med

biobränslen. Inriktningen har varit att få fram några

alternativ som har förutsättningar att i framtida

kommersiell skala uppnå prestanda och kostnader som är

jämförbara med koleldade anläggningar. Viktiga faktorer vid bedömningen har varit bl.a. elverkningsgrad, tillgänglighet och miljödata.

Under det senaste året har förstudier utförts med sikte att få fram underlag för beslut om valet av teknik för demonstration. I samtliga fall gäller det kraftvärmeprojekt. Resultatet av dessa studier kan sammanfattas enligt följande.

Trycksatt förgasning med kombicykel bedöms nu som det mest lovande alternativet. Elverkningsgraden beräknas till över 40 % för kraftvärme och över 45 % för kondens. E1produktionskostnaden bedöms bli 5-10 öre per kWh lägre än för konventionell teknik för biobränslen. Dessa värden är betydligt bättre än som tidigare antagits. Vattenfall har

därför beslutat att driva denna utvecklingslinje vidare i ett projekt benämnt VEGA.

En ansökan om maximalt stöd har nyligen ingetts till NUTEK för en demonstrationsanläggning avsedd att

lokaliseras i en kommun med lämpligt värmeunderlag.

Anläggningen beräknas ge 65 MW värme och 60 MW el, varvid 140 MW biobränsle förbrukas. Avsikten är att projektering och uppförande skall ske åren 1991-1996, varefter fem års demonstrationsdrift behövs innan anläggningen kan tas i kommersiell drift. Investeringskostnaden beräknas till 1 400 milj.kr. Härav kan enligt Vattenfall endast 250

milj.kr. förräntas med de förutsättningar i fråga om

elpriser och bränslepriser som gäller i dag.

Frågor om val av industriella samarbetspartners för VEGA-

projektet och om lokalisering av anläggningen är alltjämt oavgjorda. Vattenfall arbetar nu för att få fram underlag för ett investeringsbeslut i maj 1993.

Vidare har studerats ett - ADA - som

projekt bygger på

konventionell CFB-teknik med avancerad ånqcykel optimerad

för biobränslen. Detta projekt innebär ett lägre tekniskt risktagande än VEGA, men det ger också betydligt sämre verkningsgrad. Vattenfall har beslutat att driva projektet vidare endast om staten lämnar så stort stöd att Vattenfall endast marginellt behöver lämna utvecklingsstöd.

Ett - HYDRA - är en där tredje projekt hybrid CFB-gasturbin

ångcykeln bygger på biobränslen och gasturbinen drivs med

naturgas eller gasol. Kombinationen ger ett högre elutbyte än om bränslena används var för sig, och risktagandet bedöms lägre än för VEGA. En anläggning måste givetvis lokaliseras så att såväl biobränslen som naturgas eller gasol kan tillföras. Vattenfall kommer att fortsätta

studierna av detta projekt och undersöka stödmöjligheterna

med sikte på beslut om förprojektering i höst.

För de tre här angivna projekten beräknas produktionskostnaden år 2000 vid kommersiella anläggningar för kraftvärme till 40-50 öre per kWh el.

4.3.5 Projekt inom skogsindustrin

I dag förekommer mottrycksproduktion av el med biobränslen vid ett antal massafabriker och andra processanläggningar

inom skogsindustrin. Flera projekt tar sikte på ett

förbättrat utnyttjande av värmeunderlaget i sådana anläggningar för elproduktion.

Ett projekt avser demonstration av småskalig kraftvärme vid

ett sågverk i Malå, Malå Trä AB. I samband med ett pannbyte

har anläggningen försetts med en turbingenerator 3 MW

på el. Merkostnaden för elproduktionsmöjligheten uppgår till

22 mi1j.kr. Projektet genomförs i samarbete med Skellefteå Kraft AB. SEU bidrar med högst 5,5 milj.kr.

Vattenfall och Holmen Papper AB genomför med bidrag från SEU en förstudie av möjligheterna till utbyggnad av el- och värmeproduktion i samband med en tänkt investering i en ny pappersmaskin vid Bravikens pappersbruk. Denna studie väntas föreligga inom kort.

Inom ramen för Vattenfalls Projekt bioenergi har gjorts en studie om elutbytet vid förbränning av svartlutar. Vattenfall bedömer denna teknik som en tänkbar affärsidé vid samverkan med företag inom massaindustrin. Dock avser Vattenfall inte att satsa av sina medel för demonstration

på en utveckling av tekniken.

4.3.6 Vissa SEU-projekt

Förutom i de som redan nämnts medverkar SEU i tre projekt för elkonvertering av hetvattencentraler. I projekt Hudiksvall byggs en hetvattenpanna om till ångpanna och

kompletteras med en ångturbin. I Sandviken och Eskilstuna

kompletteras befintliga hetvattenpannor för inhemska bränslen med - i Sandviken även med en gasturbiner - med liknande som i Vattenfalls

ångturbin inriktning

HYDRA-projekt, fast i mindre skala.

5 NUVARANDE STÄTLIGT STÖD

5.1 Enerqiforskningsprogrammet

5 Den statligt finansierade energiforskningen har sedan år

1975 bedrivits i form av treåriga program. Nuvarande

energiforskningsprogram, som är det sjätte i ordningen, beslutades av riksdagen våren 1990 (prop. 1989/90:90, NU40, rskr. 337). Det omfattar perioden den 1 juli 1990-den 30 juni 1993.

Enligt riksdagens beslut skall tyngdpunkten i energiforskningsprogrammet vara att stödja sådan teknik som kan komma till praktisk användning efter år 2000. Härvid bör energiforskningsprogrammet fylla tre huvuduppgifter, nämligen - av uppbyggnad baskompetens - för att forskning underlätta omställningen av energisystemet vid kärnkraftsavvecklingen samt - för att en av forskning möjliggöra anpassning energisystemet till ökade miljö- och klimathänsyn.

Energiforskningsprogrammet är således inriktat mot

grundforskning och långsiktigt tillämpad forskning. Stöd

från programmet kan lämnas som bidrag, lån, beställning eller i annan lämplig form med hänsyn till syftet med stödet.

Energiforskningen under innevarande treårsperiod bedrivs

dels i form av ett huvudprogram med medel anvisade under näringsdepartementets huvudtitel, dels i form av integrerade insatser med medel anvisade under andra

departements huvudtitlar. För budgetåret 1991/92 har

riksdagen anvisat 355,6 milj.kr. för

huvudprogrammet.

Från den 1 juli 1991 har NUTEK det övergripande ansvaret för energiforskningsprogrammet.

är uppdelat i olika teknikområden. De Huvudprogrammet teknikområden som närmast berör produktion och användning av biobränslen är bränsleteknik, förbränning/förgasning,

elproduktionsteknik och energiteknik inom industrin.

Inom bränsleteknikområdet lämnas stöd till forskning och som rör produktion och distribution av trädutveckling bränslen, energiskog och andra energigrödor, torv, kol, avfall och biogas. Viss forskning rörande omhändertagande

och återanvändning av askor ingår också. Miljöaspekterna på

och distribution av bränslen tillmäts stor produktion betydelse.

och förgasningsproqrammen har tidigare varit Förbränningsinriktade mot alla typer av bränslen. Under senare år har

programmen allt mer kommit att behandla frågor som hänger

samman med förbränning och förgasning av biobränslen.

Inom forskningsområdet elproduktionsteknik stöds forskning

och rörande produktion av el från bl.a. utvecklingsarbete biobränslen. Verksamheten har en nära koppling till

förbrännings- och förgasningsområdet. Några viktiga

tekniska utvecklingslinjer med anknytning till el-

produktionsområdet, som erhåller stöd från

energiforskningsprogrammet, är - för el- och med

förgasningsteknik värmeproduktion

biobränslen och avfall - kraftvärmeteknik baserad kolvmotorer och gasturbiner

på

för gasformiga bränslen samt direktförbränning av biobränslen - metoder för och för olika analys optimering värmekraftsystem, främst i samband med kraftvärme - för elproduktionsteknik komponentutveckling ny (brännkammare, turbiner m.m.) - avsedda för och

högtemperaturmaterial gas- ångturbiner

- avseende och avancerade för analyser nya arbetscykler kraft- och kraftvärmeprocesser.

Inom området energiteknik inom industrin inriktas en

väsentlig del av ansträngningarna på en förbättring av

pappers- och massaindustrins energianvändning. Denna

industri har redan i dag en stor användning av biobränslen 3

såsom lutar och bark. Vidare finns i denna bransch möjligheter till ökad mottrycksproduktion av el med biobränslen.

5.2 Energiteknikfonden

Energiteknikfonden inrättades den 1 juli 1988 (prop. 1987/88:90, NU40, rskr. 375). Stöd ur fonden lämnas för att utveckla eller förbereda kommersiell introduktion av ny energiteknik eller ny miljöskyddsteknik. Fonden utgör således ett komplement till energiforskningsprogrammet i den senare delen av utvecklingsprocessen.

Energiteknikfonden tillförs för närvarande medel som motsvarar 10 kr. per kubikmeter olja av den allmänna

energiskatten på oljeprodukter. Med nuvarande olje-

förbrukning motsvarar detta ett tillflöde på 70-75 milj.kr.

per år. Dessutom tillförs fonden 110 milj.kr. per budgetår

under fem år fr.o.m. budgetåret 1991/92 via ett anslag på

statsbudgeten (prop. 1990/91:88, NU40, rskr. 373).

NUTEK har ansvaret för huvuddelen av stödgivningen ur fonden. Statens naturvårdsverk beslutar dock om stöd till

ny miljöskyddsteknik utanför energiområdet. Transport-

forskningsberedningen beslutar om stöd till utvecklingsoch demonstrationsprojekt rörande användning av motoralkoholer.

Stöd ur fonden kan lämnas i form av bidrag, villkorliga

bidrag, lån och lånegarantier. Stöd kan lämnas med högst

50 % av investeringskostnaden. stöd med så mycket som 50 %

lämnas dock bara undantagsvis. Vid bedömning av stödets

storlek i enskilda projekt tar NUTEK bl.a. hänsyn till hur

långt den tekniska utvecklingen har kommit, vilka kostnader

och vilka risker som är förenade med projektet, projektets lönsamhet och antalet finansiärer.

Stöd ur energiteknikfonden kunde tidigare lämnas främst till uppförande av anläggningar och genomförande av enskilda projekt. Sedan den 1 juli 1991 finns möjlighet att erhålla stöd även för kollektivforskning och programorienterad verksamhet. Sådana stödberättigade program genomförs i samarbete mellan den stödgivande myndigheten och övriga aktörer, exempelvis utrustningstillverkare, energibolag, kommuner eller den energianvändande industrin.

5.3 stöd till kraftvärmeproduktion med biobränslen

Riksdagen beslutade i juni 1991 om ett stöd för att främja investeringar i anläggningar för kraftvärmeproduktion med biobränslen och för att förbättra konkurrenskraften för befintlig biobränslebaserad kraftvärme (prop. 1990/91:88,

NU40, rskr. 373). Detta stöd, liksom det i föregående

avsnitt nämnda tillskottet av anslagsmedel till energiteknikfonden, ingick som ett led i energiöverenskommelsen.

Stödsystemet, som administreras av NUTEK, trädde i kraft den 1 juli 1991 och är avsett att gälla under en femårsperiod.

Statsmakternas beslut om stödet motiverades delvis av att biobränslen har mindre skattemässiga fördelar vid kraftvärmeproduktion än vid ren värmeproduktion. Koldioxidskatten har en mindre styrverkan för bränslevalet vid kraftvärmeproduktion än vid ren värmeproduktion, eftersom denna skatt får dras av vid produktion av beskattad el. Dessutom får sedan den 1 juli 1991 den allmänna energi-

skatten på insatt bränsle dras av vid kraftvärmeproduktion,

vilket försämrar biobränslenas konkurrenskraft (se avsnitt 2.4.4).

Investeringsstödet för anläggningar för kraftvärmeproduktion med biobränslen lämnas i form av ett bidrag på 4 000 kr. per kw installerad eleffekt. En är förutsättning att anläggningen har beställts tidigast den 20 februari 1991. Om anläggningen har beställts under den 1 perioden juli 1990-den 19 februari 1991 kan bidrag lämnas med 1 500 kr. per kw installerad eleffekt.

Bidrag kan också lämnas för ombyggnad av befintliga värmeverk och fossilbränslebaserade kraftvärmeverk till anläggningar för kraftvärmeproduktion med biobränslen. Bidrag kan i sådana fall lämnas med 25 % av investeringskostnaden, dock högst 4 000 kr. per kw installerad eleffekt.

För att säkerställa en fortsatt användning av biobränslen i kraftvärmeanläggningar i vilka biobränslen används redan i

dag kan stöd lämnas i form av ett engångsbidrag på 1 000

kr. per kw installerad eleffekt. Tidigare erhållet statligt stöd skall räknas av. Anläggningen skall ha beställts under perioden den 1 januari 1985-den 30 juni 1990. En förutsättning är vidare att anläggningsägaren förbinder sig att under minst fem år ha en faktisk användning av biobränslen

på minst 85 % av den totala bränsleförbrukningen i pannan.

För stödet till kraftvärmeproduktion med biobränslen har

avsatts 1 000 milj.kr. under en femårsperiod. Medlen

anvisas i form av årliga anslag över statsbudgeten på 200

milj.kr. per budgetår fr.o.m. budgetåret 1991/92.

Preliminära prognoser som gjorts inom NUTEK tyder att

på anspråken på detta stöd kommer att överstiga tillgängliga

medel.

5.4 Administration och samordning av stöden

I proposition 1990/91:88 om energipolitiken anförde föredragande statsrådet (s. 64) att stödet ur energi-

teknikfonden även i fortsättningen bör kunna lämnas med högst 50 % av investeringskostnaden. Stödregler med denna utformning ligger bl.a. väl i linje med de principer för stödgivning som finns inom EG, framhölls det. Dock angavs att energiforskningsprogrammet undantagsvis bör kunna komplettera energiteknikfonden så att den totala stödnivån

uppgår till 100 %.

Ett exempel på att flera stödprogram har kombinerats är

sydkrafts demonstrationsanläggning i Värnamo för förgasning av biobränslen. NUTEK har nyligen fattat beslut om att stödja detta projekt såväl via energiteknikfonden (avsnitt 5.2) som via kraftvärmestödet (avsnitt 5.3). Skälet till att stöd lämnas från två program är att tekniken som skall användas är ny och ännu inte demonstrerad i full skala. Värnamoprojektet har också fått stöd från SEU.

Till Värnamoprojektet kommer enligt planerna att med stöd från NUTEK, Sydkraft m.fl. knytas ett forskningsprogram vid bl.a. högskolan i Lund. Syftet är att inom landet bygga upp

en mer djupgående kunskap om den aktuella förgasnings-

processen och att skapa förutsättningar för en vidareutveckling av tekniken.

Det är förhållandevis vanligt att ett projekt stöds med såväl statliga medel som medel från SEU. Enligt vad som är det - helt i med stats-

framgått tidigare enlighet

makternas intentioner - mer att ett får ovanligt projekt stöd från flera olika statliga program.

sammanfattningsvis finns följande statliga stödsystem för biobränsleteknik:

milj.kr[år anm.

Energiforsknings- 355,6 Beloppet avser

programmet budgetåret 1991/92.

Medlen avser all slags energiteknik, biobränsleteknik utgör endast en del.

Energiteknikfonden ca 185 Beloppet gäller under

fem budgetår fr.o.m.

1991/92. Medlen avser all slags energiteknik, biobrånsleteknik utgör endast en del.

Stöd till kraft- 200 under Beloppet gäller

värmeproduktion fem budgetår fr.o.m.

med biobränslen 1991/92.

s ÖVERVÄGANDEN ocn rönsuc

6.1 Utgångsläget

bedömt att den del av vårt uppdrag som skall Vi har enbart och förslag om redovisas nu gäller överväganden

och förstärkning av pågående utvecklingsinsatser

samordning rörande med biobränslen. Detta innefattar

elproduktion

de medel - i direktiven bl.a. om användningen av

frågan

- som beräknades för ändamålet i angivna till 625 milj.kr. den s.k. energiöverenskommelsen.

kravet med förtur av dessa

Vi har sett på redovisning

som för en önskan om att biobränslenas

frågor uttryck

bidra till elbalansen skall klarläggas så

potential att härtill är givetvis den

snart som möjligt. Bakgrunden av Denna innebär att förestående omställningen elsystemet.

omkring hälften av den nuvarande produktionskapaciteten

konvertering eller måste ersättas genom elhushållning, utbyggnad av ny kapacitet.

till den tid som har stått till förfogande har Med hänsyn av vårt arbete tagit fram endast sådant vi i denna etapp direkt om utveckling av

underlag som har bäring på frågan med biobränslen. Andra frågor som teknik för elproduktion

i direktiven avser vi att behandla i vårt slutberörs betänkande.

har vi sökt att beskriva utgångsläget för en

I kapitlen 2-5

insats för utveckling av teknik för elproduktion

förstärkt

med biobränslen. Här skall pekas på några omständigheter

som har haft betydelse för våra överväganden.

är den framtida marknadspotentialen för

En väsentlig fråga

Antaganden härom måste biobränslebaserad elproduktion.

läggas till grund för de beslut som fattas av olika aktörer om utvecklingsinsatsernas inriktning, omfattning och tidsplan.

Av kapitel 2 framgår att den nuvarande av bio-

användningen bränslen har sin tyngdpunkt inom där skogsindustrin, avlutar och andra biprodukter har använts internt länge inom företagen bl.a. för mottrycksproduktion av el. Om man ser till biobränslen som säljs marknaden är

på emellertid

den största användaren de kommunala energiverken. Användningen av biobränslen, främst i form av inom flis, kommunernas fjärrvärme- och

kraftvärmeproduktion uppgår

till 4-5 TWh om året. Biobränslena svarar för ca en tiondel av den tillförda energin inom denna sektor. Avfall har ungefär lika stor andel, medan torvbränslenas andel är

något mindre. I de för närvarande 18 kommuner som har

kombinerad el- och värmeproduktion i kraftvärmeverk svarar dock fossila bränslen, främst kol, för nästan hela elproduktionen i dessa anläggningar.

Det finns möjligheter till ökad av biobränslen användning för mottrycksproduktion inom skogsindustrin. Potentialen för ökning finns dock framför allt inom den kommunala kraftvärmeproduktionen. Möjligheterna att den kan

realiseras beror i första hand på två faktorer: om det

nuvarande och tillkommande i kommunerna värmeunderlaget utnyttjas för kraftvärmeproduktion, och om biobränslena därvid kan konkurrera med andra energibärare.

Utnyttjandet av potentialen för kraftvärmeproduktion styrs

väsentligen av läget på elmarknaden. I saknas det

dagsläget förutsättningar för betydande utbyggnader av kraftvärmeny

kapacitet beroende främst på den starka kraftbalansen och

ett relativt lågt råkraftpris. Detta all

gäller utbyggnad av kraftvärme, dvs. även sådan som baseras av på användning fossila bränslen.

framtida konkurrenskraft är beroende av såväl Biobränslenas av anläggningskostnader och bränslepriser utvecklingen andra bränslen som förändringar i skatte- och relativt Dessa nivåer är i sin tur avhängiga av

avgiftsnivåer.

av bränslenas miljöeffekter, främst såvitt värderingen av koldioxid. Sannolikt kommer gäller utsläppen för biobränslen under överskådlig tid

produktionskostnaden att över de internationella marknadspriserna på

ligga Därav ett starkt beroende av fossila bränslen. följer om m.m. i Sverige. Även små politiska beslut beskattning

i kan få vittgående konsekvenser

ändringar skattesystemet konkurrenskraft. Efter en svensk EGför biobränslenas de för energiskatter och anslutning kommer givetvis regler som utformas inom EG att få stor betydelse.

miljöavgifter

kommer vi att närmare beskriva och I vår andra arbetsetapp bl.a. marknadsvillkoren för biobränslen. Vi analysera att behovet av åtgärder för att kommer därvid överväga konkurrenskraft speciellt vid kraftstärka biobränslenas Vid en bedömning måste också

värmeproduktion. långsiktig

biobränslen I denna

frågan om tillgången på uppmärksammas.

oss bl.a. det arbetet inom

fråga kan vi stödja på pågående

1990 års skogspolitiska kommitté.

har vi sökt att en bild av nuvarande och I kapitel 3 ge för med biobränslen. Det

framtida teknik elproduktion

att konventionell med biobränslen

framgår ångkraftteknik

är väl Den används i dag i ett som bränsle beprövad. inom och även

flertal mottrycksanläggningar skogsindustrin

kraftvärmeverk. Nuvarande teknik ger dock

i några kommunala

vid jämfört med

höga investeringskostnader nyanläggningar,

fossilbränslebaserade anläggningar.

en internationell utveckling av ett

För närvarande pågår antal tekniker för elproduktion baserade främst på

och kombicykelteknik. Dessa förgasning, gasturbinteknik

tekniker har utvecklats i första hand för fossila bränslen men de kan anpassas även för biobränslen. Man räknar med att de skall bli under

tillgängliga 1990-talet, men de har

ännu inte passerat demonstrationsstadiet. De väntas kunna ge en väsentligt bättre elverkningsgrad vid kraftvärmeeller motrycksproduktion med biobränslen än

dagens ång-

kraftteknik. Det är emellertid inte säkert att investeringskostnaden eller kostnaden per kWh el producerad blir lägre. Motivet för att satsa på demonstration av dessa tekniker är främst att de kan mot utgöra steg utveckling av ännu mer avancerade tekniker som i befinner

dag sig på

idêstadiet men som i framtiden kan komma att innebära ett ekonomiskt genombrott för av biobränslen användning för elproduktion.

I kapitel 4 har vi för

redogjort pågående forskning,

utveckling och demonstration inom landet av för betydelse utvecklingen av teknik för elproduktion med biobränslen.

Den grundläggande och tillämpade tekniska forskningen och utvecklingen rörande b1.a. förbrännings- och förgasningsteknik är förlagd i huvudsak till de tekniska högskolorna samt till Studsvik, där vissa experimentella resurser har byggts upp. Utvecklingsarbete, inkl. viss tillämpad forskning, bedrivs i första hand av de kommersiella aktörerna, dvs. kraftföretag, kommunala energiverk,

skogsindustriföretag och företag inom den

utrustningstillverkande industrin. Dessa aktörer samverkar i olika organ med uppgift att främja teknisk och forskning utveckling av intresse för resp.

huvudmän; exempel på

sådana organ med viss verksamhet

på biobränsleområdet är

SEU, VAST och Värmeforsk.

De största för utvecklingsinsatserna görs närvarande av Sydkraft och Vattenfall. Dessa insatser är inriktade

på

demonstration av teknik för elproduktion med biobränslen

med sikte på att verifiera prestanda för kommersiella

anläggningar, i första hand i kraftvärmeutförande.

Sydkraft har redan börjat uppföra en demonstrations-

anläggning i Värnamo baserad på trycksatt förgasning med

Vattenfall har inom ramen för ett brett upplagt kombicykel. - - bedrivit förstudier av flera program Projekt bioenergi tekniker. Dessa studier har resulterat i att även Vattenfall bedömer tekniken med trycksatt förgasning som nu vidare med ett mest lovande. Man arbetar projekt kallat VEGA - en stor med kring demonstrationsanläggning

sikte på beslut om investering år 1993. också några

alternativa tekniker studeras. Dessa innebär mindre tekniska risker, men de har inte samma potential för högre effektivitet.

Sydkrafts och Vattenfalls val av samma teknik, dvs.

förgasning med kombicykel, torde grundas på att

trycksatt denna teknik bedöms ge ett förhållandevis högt elutbyte och

goda miljövärden samt att den på sikt bedöms kunna bli

konkurrenskraftig. För vissa delar av tekniken krävs betydande fortsatta utvecklingsinsatser.

Investeringskostnaderna för de två aktuella anläggningarna beräknas bli höga. För Sydkrafts demonstrationsanläggning i Värnamo beräknas kostnaden till 260 milj.kr., medan kostnaden för det betydligt större VEGA-projektet beräknas till 1 400 milj.kr. Endast en mindre del av kostnaderna för dessa projekt väntas kunna förräntas.

Ett genomförande av projekten förutsätter nära samarbete med kompetenta leverantörer av utrustning. Sydkraft har redan valt partner, det finska företaget Ahlström. Vattenfall förhandlar nu med såväl svenska som utländska leverantörer.

Tekniken med trycksatt förgasning anses lämpad för kommersiell användning främst i ganska stora anläggningar, 100 MW tillfört bränsle eller större. Tekniken kräver alltså i kraftvärmeutförande att det finns ett relativt stort värmeunderlag i form av t.ex. ett kommunalt fjärrvärmenät. Vid kondensutförande eller kondens med viss värmeavtappning, s.k. kondenssvans, gäller inte detta.

Det pågår utveckling även av tekniker som är lämpade för

mindre anläggningar. Studsvik har studerat och utfört

försök med en teknik baserad på atmosfärisk förgasning som

i kombicykel med gasturbin skulle kunna tillämpas

kommersiellt i storlekar från ca 30 MW bränsle och uppåt.

Exempel på nya småskaliga tekniker är direkteldning av

gasturbiner eller dieselmotorer med träpulver. Ingen av dessa tekniker har dock ännu provats i pilotskala. Däremot bedrivs viss forskning i Sverige.

I kapitel 5 har vi redogjort för det statliga finansiella stödet till utveckling av teknik för biobränsleanvändning. Sådant stöd har sedan år 1975 lämnats inom ramen för och - för den senare delen av energiforskningsprogrammet - sedan år 1988 från utvecklingsprocessen energiteknikfonden. Sedan den 1 juli 1991 finns också ett stöd för att främja investeringar i anläggningar för kraftvärmeproduktion med biobränslen. Investeringsstödet skall lämnas

under en femårsperiod.

De statliga stödsystemen administreras av NUTEK. I viss utsträckning kan stöden kombineras. Det förekommer också kombinationer av stöd från NUTEK och från SEU när det gäller demonstration av teknik i anläggningar. Värnamo-

projektet utgör ett exempel härpå.

Sammanfattningsvis görs det alltså redan stora insatser för utveckling av teknik för elproduktion med biobränslen. Det

grundläggande forsknings- och utvecklingsarbetet har pågått

under lång tid, huvudsakligen med statlig finansiering. De

två största kraftföretagen sätter nu in stora resurser på

demonstration av teknik baserad på trycksatt förgasning med

sikte på kommersiell tillämpning i stora kraftvärme- och

kondensanläggningar. Tekniken är dock långtifrån färdig-

utvecklad, och de aktuella projekten är förenade med avsevärda risker. Fortsatta utvecklingsinsatser kommer att krävas, och stödbehoven är stora.

6.2 Huvudinriktningen av det särskilda stödet

Vi har övervägt frågan om inriktningen av det särskilda

stöd till biobränsleutveckling som ingick i energiöverenskommelsen.

Vi finner det uppenbart att huvudsyftet med stödet är att användningen av biobränslen i elproduktionen skall främjas. Stödet skall medge en snabbare kommersialisering av tekniken härför än vad som vore möjligt utan stöd. Vad det

är fråga om är i första hand att staten skall lyfta av en

del av risken för de företag som är beredda att satsa på

demonstration av teknik som ännu inte är prövad och vars ekonomi är osäker.

Användning av biobränslen för elproduktion förutsätter ett väl fungerande system för produktion, transport, beredning och lagring av bränsle, liksom för hantering av restprodukter. Inom alla dessa led finns det behov av

teknikutveckling. Staten har under lång tid lämnat stöd

härtill. Vattenfalls och Sydkrafts aktuella program innefattar också, förutom demonstrationsprojekten, insatser inom bränsleförsörjningen.

Vi anser emellertid att den särskilda stödinsats som ingick i energiöverenskommelsen till allra största del bör

inriktas på teknik i omvandlingsledet, i första hand för

kraftvärmeproduktion men med sikte även på ren kondensel-

produktion. I våra direktiv nämns uttryckligen att vi skall särskilt bedöma behovet av fortsatt forskning och teknikutveckling för att en hög elverkningsgrad skall kunna nås i biobränslebaserade anläggningar. De olika varianter av förgasningsteknik med kombicykel som nu provas ger förhoppningar om betydligt bättre prestanda i detta hänseende än konventionell teknik. Det kommer dock att krävas avsevärda insatser innan förgasningstekniken har

nått mognad. Samma gäller de tekniker för mer småskaliga

tillämpningar som nu studeras. I samtliga fall gäller att hög tillgänglighet och möjligheter till framtida kostnadssänkningar utgör förutsättningar för att tekniken skall accepteras av marknaden.

Vi har alltså sett en fortsatt utveckling av omvandlings-

teknik som avgörande för att få i gång processen mot ökad

användning av biobränslen för elproduktion. När väl kraftproducenterna är beredda att besluta om kommersiella anläggningar kommer teknikutvecklingen också i andra led av biobränslekedjan att få en kraftig stimulans.

Vi vill därmed inte utesluta att det kan finnas anledning att lämna visst stöd - utöver det som redan nu lämnas via NUTEK - till insatser inom dessa led. vid Logistiken försörjning med biobränslen av stora kraftproducerande anläggningar innebär betydande problem. Utveckling av

teknik på områden som t.ex. bränsleförädling kan komma att

få betydelse för att sänka kostnaderna för biobränslen i elproduktionen. Vi har emellertid ännu inte haft möjlighet att identifiera och värdera stödbehoven inom hela

biobränslekedjan. Vi får därför på detta stadium nöja oss

med att konstatera att en viss del av den givna medelsramen

kan behöva användas för insatser på andra områden än el-

Vi återkommer till frågan om produktionsteknik.

fördelningen av ramen.

6.3 Grunder för stödgivningen

Vi har diskuterat frågan om principerna för ingående

av det särskilda stödet till utveckling av fördelning tekniken för elproduktion med biobränslen. Den givna har därvid varit att biobränslena skall

utgångspunkten

lämna ett bidrag till elproduktionen redan från betydande år 2000 och att detta bidrag därefter skall kunna omkring öka successivt. Sådan teknikutveckling skall främjas som att de till kommersiell produktion som medger möjligheter kan finnas blir optimalt utnyttjade.

Under de närmaste 10-15 åren är dessa möjligheter sannolikt knutna till underlaget för kraftvärmeproduktion i kommunerna, i viss utsträckning även mottrycksproduktion inom industrin. I kapitel 2 redovisas beräkningar som tyder att huvuddelen av det tillgängliga underlaget för ökad

på

biobränsleanvändning finns i ett trettiotal medelstora i intervallet 20-100 MW värme; endast två nät fjärrvärmenät ett som överstiger 100 MW värme. Det finns ger underlag också ett stort antal små värmeunderlag som sammantagna svarar för en del av det totala underlaget. Så betydande

småskalig produktionsteknik ger en relativt låg

länge blir dock bidraget till elproduktionen från elverkningsgrad sådana små underlag begränsat.

Det finns också ett visst underlag för ökad industriell framför allt från skogsindustrin. Vi

mottrycksproduktion,

har dock bedömt att mer betydande tillskott är sannolika endast i samband med ombyggnader av processer eller kapacitetsutbyggnader.

De gränser som värmebehovet normalt sätter för utbyggnad av kraftvärme eller industriellt mottryck inte vid gäller utbyggnad av kraftvärme med kondenssvans eller ren kondenskraft. Emellertid ökar då sannolikt

svårigheterna

att nå god totalekonomi annat än i stora mycket anläggningar, där bränsleförsörjningen kan en utgöra restriktion.

Mot bakgrund av dessa förhållanden anser vi att det särskilda stödet bör inriktas främst av

på utveckling sådan

teknik som är lämpad för anläggningar i de storleksintervall där huvuddelen av för kraftvärmepotentialen produktion från biobränslen finns. Stöd bör kunna lämnas till projekt i form av hela eller antingen anläggningar anläggningsdelar. Med hänsyn till det intresset

långsiktiga

av att också kondensproduktion med biobränslen skall kunna

möjliggöras bör en viktig bedömningsgrund vara att tekniken

har förutsättningar att skalas upp.

Vi anser emellertid inte att bestämda

några storleksgränser

bör sättas som villkor för

utvecklingsstöd. Småskalig

teknik i modulsystem kan utnyttjas också för relativt stora produktionsenheter. En ny teknik bör kunna demonstreras i liten skala innan den tillämpas i större skala. Avgörande för stödet bör vara teknikens för potential elproduktion med god ekonomi och inte den aktuella hög elverkningsgrad, anläggningens storlek.

En annan viktig är att det bör finnas bedömningsgrund

tillgång till kommersiell teknik som är för de olika

lämpad effektintervall där det finns värmeunderlag av

någon

betydelse. En viss riskspridning bör också eftersträvas genom utveckling av åtminstone ett alternativ till den teknik som nu står i förgrunden när det större gäller anläggningar, dvs. trycksatt förgasning med En kombicykel. sådan riskspridning förutsätter sannolikt att

någorlunda

lika konkurrensvillkor skapas för utvecklingsprojekt

baserade på de aktuella teknikerna.

är det angeläget att stödinsatsen koncentreras Samtidigt ett mindre antal De projekt som väljs ut som till projekt. särskilt måste kunna ges tillräckligt med stöd angelägna för att det berörda skall ha möjlighet att företaget

dem. Även om stöd kan komma i fråga också i annan

genomföra form, t.ex. investeringsbidrag för biobränslekraftvärme, det särskilda stödet för varje projekt bli

kan anspråken på

stora.

för teknikvalet måste ligga hos det företag som Ansvaret

avser att utveckla och demonstrera tekniken med sikte på

kommersiell Företaget skall svara för användning. av den totala Det särskilda huvuddelen projektkostnaden. skall främst för de delar av stödet begränsa risktagandet som innebär introduktion av oprövad teknik och ett projekt som anses särskilt med hänsyn till stödets betydelsefulla syfte.

Vi har i diskuterat möjligheterna för olika sammanhanget kategorier av aktörer att medverka vid teknikutvecklingen. För närvarande de två största kraftföretagen en spelar dominerande roll. Med hänsyn bl.a. till vad som har sagts av det värmeunderlaget kan det om utnyttjandet befintliga önskvärt att också andra kraftföretag, kommunala synas och inom skogsindustrin ökar sitt energiverk företag i utvecklingen av sådan teknik som skulle kunna engagemang utnyttjas av resp. företag.

är emellertid sannolikt inte en Stöd till teknikutveckling förutsättning härför. Utrymmet för utbyggnad tillräcklig för kraftvärme under det närmaste årtiondet är begränsat, och i det fåtal projekt som kommer att kunna genomföras under denna är flera bränsleval möjliga. Om period

biobränslen skall framstå som huvudalternativ kommer det att krävas kraftiga i alla led. Därtill

kostnadssänkningar

kan det komma att behövas ekonomiska utöver de styrmedel som hittills har införts, bl.a. som en av följd energi-

överenskommelsen. Dessa frågor kommer vi att närmare

analysera i den andra etappen av vårt arbete.

6.4 Behovet av forskning och utveckling

Staten har under lång tid gett stöd till och

forskning utveckling av betydelse för tekniken för elproduktion med

biobränslen. Exempel på några områden som nu får stöd

genom NUTEK är utveckling av förgasningsteknik, av utveckling

teknik baserad på direktförbränning i kolvmotorer eller

gasturbiner, komponentutveckling och utveckling av högtemperaturmaterial.

Vi har övervägt om en ökad insats för demonstration av teknik för elproduktion med biobränslen kommer att kräva ytterligare forsknings- och utvecklingsstöd.

Vi har kunnat konstatera att en allt större del av det stöd som lämnas av staten till arbete

grundläggande på

bl.a. förbrännings- och förgasningsteknikens områden inom ramen för energiforskningsprogrammet har inriktats

på

användning av biobränslen. Vi anser att det bör finnas

möjlighet till en viss omprioritering inom den nuvarande

ramen med hänsyn till resultaten från den försöks- och demonstrationsverksamhet som nu skall inledas.

NUTEK har bedömt att forskningen är av stort värde mycket för utvecklingen av ny teknik. En nära mellan koppling forskningsprojekt och utvecklingsprojekt möjliggör enligt NUTEK dels att forskningsresultat testas i full dels skala, att problem som identifieras i en kan föras anläggning tillbaka till forskarna för fördjupade studier.

Vi delar NUTEKS uppfattning. Behovet av att återföra problem till fortsatt forskning torde vara särskilt stort

vid utveckling av biobränsleteknik beroende bl.a. på att

det där saknas en bred internationell erfarenhet av tekniken. Det är alltså viktigt med en god samordning mellan den forskning och utveckling som bedrivs med stöd från NUTEK och de särskilda insatser som nu skall genomföras. Vi återkommer härtill i samband med

organisationsfrågorna.

Vi har också haft anledning att överväga frågan om behovet

av de resurser för experimentellt arbete, inkl. pilotskale-

försök, som finns i Studsvik. Frågan har blivit akut genom

den omstrukturering av Studsvik AB som har inletts sedan statens ägande i bolaget förts över till Vattenfall. Beslut har nyligen fattats om att enheten Energi och miljö i - resurserna - Studsvik som innefattar bl.a. de aktuella skall läggas ned om det visar sig omöjligt att före årsskiftet finna nya intressenter och finansiärer för verksamheten. Som skäl för beslutet har angetts att Vattenfall för utveckling av nya system för kraftvärmeproduktion med biobränslen vill koncentrera utvecklings-

resurserna på trycksatt förgasning. Vattenfall avser att

bedriva det experimentella arbetet för detta system i samarbete med andra industriintressenter.

Vi har i ett remissyttrande till näringsdepartementet den

22 oktober 1991 redogjort för vår syn på frågan om

Studsviks roll i arbetet med utveckling av teknik för elproduktion med biobränslen. I korthet anser vi att

resurserna i Studsvik särskilt på förgasningsområdet är

betydelsefulla om utvecklingsarbetet skall bedrivas efter fler linjer än den som nu följs av Vattenfall och Sydkraft.

Som redan har framgått anser vi det önskvärt att så sker.

Avgörande är emellertid om det finns kommersiella

intressenter som är beredda att verka härför. De måste i så

fall ta ett visst ansvar också för de basresurser som krävs för verksamheten.

Det finns alltså enligt vår mening ett nära samband mellan om det fortsatta utvecklingsarbetets inriktning och

frågan

om och finansiering av den berörda

frågan ägande

verksamheten i Studsvik.

6.5 Organisationen av stödinsatsen

Enligt våra direktiv skall vi lägga fram förslag om

samordning och förstärkning av pågående utvecklingsinsatser

i syfte att insatserna på ett effektivt sätt skall kunna

kanaliseras till lämpliga kommersiella utvecklingsprojekt. Det sägs att samordningen kan ske exempelvis genom bildande av ett industriellt utvecklingsbolag.

Vi har tolkat direktiven så att bildandet av en ny

organisation i bolagsform inte utgör något självändamål.

Vår uppgift är att finna en form för att hantera den

särskilda stödinsatsen på ett sätt som ger goda möjligheter

för att syftet med stödet skall kunna nås.

En annan utgångspunkt för våra överväganden är att det

organ som hanterar stödet inte skall bedriva utvecklingsverksamhet i egen regi. Vi har också haft ambitionen att

vårt förslag i organisationsfrågan inte skall leda till

bildandet av ett nytt organ. Såväl det stora antalet aktörer området som det särskilda stödets karaktär av

på

talar för att befintliga resurser i

engångsinsats

möjligaste mån bör utnyttjas.

Enligt vår mening bör stödorganet ha fyra huvuduppgifter, nämligen

- att den tekniska

följa utvecklingen på

biobränsleområdet, särskilt när det gäller teknik för el- och kraftvärmeproduktion,

- att för av den särskilda planera genomförande stödinsatsen,

- att besluta om finansiellt stöd till projekt som bedöms särskilt angelägna med hänsyn till syftet med insatsen,

- samt att samordna sådant stöd med annat stöd som lämnas av staten eller andra finansiärer.

Vi har redan i avsnitt 6.3 berört några av de kriterier som

bör gälla för stödet till teknikutveckling, såsom hög elverkningsgrad och teknikens förutsättningar att utnyttja det tillgängliga värmeunderlaget. Det är vidare angeläget att stödet är kostnadseffektivt, dvs. att det ger ett högt tekniskt utbyte per satsad stödkrona. Stödet kan ses som ett riskavlyft för den del av kostnaden för ett projekt som hänför sig till demonstration av oprövad teknik. Stödorganet bör granska hela finansieringsbilden för varje projekt. stödet bör givetvis användas för att åstadkomma en insats som annars inte hade kunnat genomföras.

stödinsatsen bör vara avgränsad i tiden. Avsikten är att den teknikutveckling som ges stöd skall leda till introduktion av kommersiell teknik redan från slutet av 1990-talet. En period av tre till fem år är lämplig. Under en sådan period bör det kunna klarläggas vilken eller vilka tekniker som har förutsättningar att accepteras på marknaden.

Det kan finnas fördelar med att låta det nya stödet sammanfalla i tiden med investeringsstödet för anläggningar

för kraftvärmeproduktion med biobränslen. Detta stödsystem

gäller under en femårsperiod från den 1 juli 1991.

Vi anser att hanteringen av det särskilda stödet bör knytas till NUTEK. Ett starkt skäl är att NUTEK redan svarar för

de övriga statliga stöd som kan komma i fråga för

utveckling av biobränsleteknik. I flera fall kommer det

särskilda stödet sannolikt att kombineras med något eller

några av dessa stöd. En samlad bedömning av stödbehov och

stödmöjligheter för varje projekt är önskvärd.

Ett annat skäl är att NUTEK har huvudansvaret för det statliga energiforskningsprogrammet och därigenom har

ingående kännedom om bl.a. den högskoleforskning som pågår

inom områden av betydelse för utveckling av biobränsle-

tekniken. Vi har redan pekat på betydelsen av en nära

anknytning mellan forskning, utveckling och demonstration när det gäller denna teknik.

Det finns dock motiv för en klar boskillnad mellan hanteringen av den nu aktuella stödinsatsen och NUTEKs

övriga uppgifter i fråga om stöd till biobränsleutveckling.

Det särskilda stödet har genom sin inriktning på ökad

elproduktion från biobränslen ett avgränsat syfte i förhållande till övriga stöd, och det är begränsat även i tiden. Med hänsyn härtill bör redovisning och resultatuppföljning av den särskilda insatsen ske separat.

Vi anser alltså att stödinsatsen skall utgöra ett eget program. För hanteringen av detta program bör skapas en särskild funktion inom NUTEK. Beslut i stödärenden bör fattas av en programstyrelse som är fristående från övriga beslutande instanser i NUTEK. Ordförande och övriga ledamöter av denna styrelse bör utses av regeringen, i likhet med vad som gäller för bl.a. ledamöterna i energiutvecklingsnämnden inom NUTEK.

Programstyrelsen bör repliera på NUTEKS resurser, framför

allt hos de berörda sakenheterna inom verksamhetsområdet teknisk forskning och utveckling. Programstyrelsen bör också ha möjlighet att för särskilda uppgifter anlita konsulter eller expertis från berörda organisationer och företag.

Programstyrelsen bör ges en sammansättning som garanterar hög teknisk och industriell kompetens samt god kontakt med

den verksamhet som pågår hos olika intressenter på området.

Såväl forskare som personer med praktisk erfarenhet från de

områden som stödinsatsen riktas mot bör således ingå.

Eftersom arbetet inom programstyrelsen kan ses som en fortsättning av biobränslekommissionens arbete bör hänsyn tas också till vikten av kontinuitet när styrelsen utses.

Vi har inte närmare övervägt formerna för stödgivningen. Vi anser dock att de regler som gäller för stödet från energiteknikfonden kan tjäna som en förebild, eftersom också fonden har till syfte att stödja utveckling av teknik som står nära kommersiell introduktion. Stöd från fonden lämnas i form av bidrag, villkorliga bidrag, lån eller garantier. Stödet kan lämnas inte bara till uppförande av anläggningar och genomförande av enskilda projekt utan även till programorienterad verksamhet och kollektivforskning. Vi anser att det bör finnas möjlighet att stödja också sådan verksamhet inom ramen för det nu aktuella stödsystemet. Även basresurser som krävs för försöksverksamhet

på avgörande teknikområden, t.ex. förgasningsteknik, bör

kunna delfinansieras inom systemets ram.

Vi vill understryka vikten av att kompetensen hos de företag som skall använda tekniken tas till vara vid hanteringen av det särskilda statliga stödet. Den verksamhet som bedrivs av SEU i syfte att stödja

demonstration av ny teknik för sina ägares räkning har gett erfarenheter som bör kunna komma till nytta också i detta sammanhang. Verksamheten omfattar bl.a. vissa projekt som

gäller elproduktion med biobränslen. som redan har framgått

har NUTEK och SEU ett nära samarbete kring dessa projekt. Vi finner det önskvärt med ett liknande samarbete också vid genomförandet av det nya stödprogrammet. Det ankommer

givetvis på SEU och dess ägare att ta ställning till frågan

om SEUs roll i sammanhanget.

6.6 Hedelsfrågan

som redan framgått har vi funnit att det särskilda stöd på

625 milj.kr. för utveckling av biobränsleteknik som ingick i energiöverenskommelsen till allra största del bör

inriktas på teknik för elproduktion, i första hand i

kraftvärmeanläggningar. Med hänsyn till att det kan finnas

stödbehov också på andra områden är vi dock inte beredda

att nu ta ställning till den slutliga fördelningen av medlen. Vi avser att lägga fram förslag härom i vårt slutbetänkande.

Enligt vår uppfattning bör detta inte utgöra ett hinder för att förslag om anvisning av medlen läggs fram för riksdagen

redan våren 1992 med sikte på att programmet skall kunna

starta den 1 juli 1992. Fördelningen av medlen inom den

givna ramen behöver inte vara en fråga för riksdagen. Den

kan fastställas av regeringen på grundval av vårt kommande

förslag eller t.o.m. delegeras till den nya programstyrelsen med angivande av vissa allmänna riktlinjer för stödgivningen.

Det är angeläget att planeringen för den särskilda stödinsatsen kan börja parallellt med vårt fortsatta arbete under våren 1992. Eventuellt skulle detta kunna ske redan

före riksdagsbehandlingen av medelsfrågan genom bildandet

av en informell styrgrupp. Denna styrgrupp skulle kunna

påbörja analysen av några projekt som är aktuella för stöd,

utforma förslag till regler för stödgivningen, initiera vissa utredningar m.m. En annan tänkbar uppgift är att söka

identifiera sådana aktörer på marknaden som hittills inte

har framträtt som möjliga användare av biobränslen för elproduktion.

BÄRBKILT YTTRANDE

av sakkunnige Osvald Andreasson

Grundläggande förutsättningar ej belysta

Uppdraget att med förtur lämna förslag om utvecklingsinsatser för elproduktion med biobränslen tolkas i delbetänkandet som ett uttryck för en önskan att så snart som möjligt klarlägga biobränslenas potential att bidra

till elbalansen i sverige. Den bakomliggande frågan gäller

i vilken utsträckning som biobränslebaserad el kan ersätta el från kärnkraft. Kommissionen har dock i denna etapp

endast tagit fram underlag som har direkt bäring på frågan

om utveckling av teknik för elproduktion med biobränslen.

Andra frågor skall behandlas först i slutbetänkandet.

Viktiga grundläggande förutsättningar har därmed inte blivit belysta.

Enligt min uppfattning bestäms biobränslenas potential för elproduktion i första hand av de ekonomiska och marknadsmässiga villkor som kommer att råda i framtiden. Dessa borde därför ha klarlagts i sina huvuddrag redan i delbetänkandet. Den tekniska utvecklingen i

påverkar potentialen positivt om den elproduktionsledet

verkar kostnadssänkande eller bidrar till lösningen av

andra problem, t ex ifråga om miljöskadliga utsläpp.

Potentialen för biobränslebaserad elproduktion bestäms också av - inte minst Hur de

bränsletillgången regionalt.

regionala tillgångarna svarar mot den geografiska fördel-

ningen av efterfrågan på el och värme har stor betydelse

för möjligheterna att etablera storskaliga anläggningar.

Dessa kräver vidsträckta försörjningsområden samtidigt som

transportkostnaderna stiger brant med ökande

transportavstånd. En analys av transportkostnads- och

logistikfrågorna utgör därmed ännu ett nödvändigt underlag

för en realistisk bedömning av potentialen för elproduktion.

Minskande utrymme för särskilda villkor

Biobränslenas största problem ligger i de höga kostnaderna. Dessa i dag av stöd i olika former, direkt och kompenseras

indirekt. Av särskild betydelse är de svenska skatterna på

importerade bränslen.

De höga energiskatterna i Sverige utgör en allvarlig belastning för industrin och har snedvridande och skadliga

effekter. Detta har belysts genom det pågående utrednings-

arbetet på energiskatteområdet. Förslag till förändrad

energibeskattning med en anpassning till förhållandena inom EG väntas bli framlagda i november 1991.

Generellt gäller att Sveriges möjligheter att upprätthålla

särskilda villkor inom landet för värme- och elproduktion från biobränslen minskar när den svenska ekonomin

integreras med EGs och när de europeiska ländernas energi-

marknader liberaliseras.

En utjämning av elpriserna kan väntas mellan länderna i Europa. Produktionskostnaderna vid användning av modern, miljöanpassad kolteknik, och vid nya gaskraftverk, torde bli utslagsgivande för nivån. Utjämningen kan bidra till en Viss prishöjning i Sverige, men innebär samtidigt en

restriktion för en speciellt hög svensk elprisnivå i

framtiden. En svensk harmonisering av energibeskattningen med vad som kommer att gälla inom EG verkar i samma riktning. De förslag som lagts fram av EG-kommissionen

under hösten 1991 om en kombinerad energi- och koldioxidskatt indikerar en skattenivå år 2000 som väsentligt understiger den nuvarande svenska.

Till detta skall läggas att det svenska stödet till bioenergin i form av investeringsstöd till kraftvärmeanläggningar och bidrag i samband med omställningen inom jordbruket är temporärt till sin natur och inte kan

förutsättas utgå i framtiden. Bioenergin måste följaktligen

bli mer genuint konkurrenskraftig om den skall kunna spela en väsentligt större roll i energisystemet än i dag.

Rimliqa elpriser för industrin - en politisk målsättning

I trepartiuppgörelsen om energipolitiken betonas att en

säker tillgång på el till ett rimligt pris är en viktig

förutsättning för den svenska industrins internationella konkurrenskraft. Energipolitiken skall utformas så att denna förutsättning bevaras. Särskilt för den elintensiva industrin som omfattar viktiga basnäringar som pappersoch stålindustrin - är detta ett industrin, gruvindustrin grundläggande krav.

I regeringsförklaringen hösten 1991 framhålls likaledes att det är viktigt att Sverige har internationellt konkurrenskraftiga elpriser.

De beräknade framtida elkraftpriserna vid biobränslebaserade stora anläggningar som utnyttjar den avancerade eller nya teknik som skall prövas i de nu aktuella

demonstrationsprojekten ligger 2-4 gånger så högt som

dagens råkraftpris i Sverige. Sådana elkraftpriser skulle

försätta svensk elintensiv basindustri i en omöjlig konkurrenssituation och leda till att industrin lokaliseras till andra länder.

såväl marknadsmässiga och stödpolitiska faktorer som

omsorgen om industrins framtida konkurrensförmåga

nödvändigqör följaktligen att produktionen av elkraft från

biobränslen är kostnadseffektiv. Elkraften måste kunna producera; till samma kostnad som gäller för andra tänkbara alternativ med beaktande av den skillnad i energi-

beskattning som kan motiveras av miljömässiga fördelar och

som blir normgivande internationellt, särskilt inom EG.

Kraftiga Postngdssänkninqar nödvändiga

Detta innebär att utvecklingsarbetet när det gäller

biobränslebaserad elproduktion måste inriktas på kraftiga

kostnadssänkningar. Kan sådana inte ställas i utsikt måste

utvecklingsarbetet ifrågasättas både med hänsyn till

deklarerade energipolitiska målsättningar och av samhälls-

ekonomiska skäl. Kraven måste vara desamma för storskalig elproduktion och för produktion vid mindre anläggningar. Kostnaderna behöver klarläggas ytterligare, inte minst för små- och medelstora anläggningar, så att olika av typer

utvecklingsprojekt säkrare kan prioriteras med hänsyn till

möjligheterna att sänka elproduktionskostnaderna.

Värmeunderlagens storlek och betydelse för ekonomisk

elproduktion kräver särskild uppmärksamhet.

Bland skogsföretagen har man uppfattningen att det finns

vissa möjligheter att sänka framtagningskostnaderna för

skogsbränsle genom fortsatta metodförbättringar och rationaliserinqar. Dessa möjligheter bör givetvis tas till vara. Behov finns av ytterligare insatser för att lösa problemen krinq askhanteringen.

E

SÃRBRILT YTTRANDE

av sakkunnige Lars Tegner

I delbetänkandet beskrivs sammanfattande den forskning och

utveckling inom bioenergiområdet som idag pågår inom

Sverige med stöd från statliga program samt inom de engagerade företag som främst kan utnyttja för

skogsavfall

värme- och elproduktion. Beskrivningen ger en relativt heltäckande bild av dagsläget och de närmaste utvecklingsmöjligheterna.

NUTEK, liksom tidigare dess företrädare, är djupt involverat i att finna ekonomiska lösningar, som samtidigt

ger minsta möjliga miljöpåverkan, för produktion och

användning av biobränslen såväl för värmeproduktion som för elproduktion. För dessa insatser förfogar verket över resurser inom energiforskningsprogrammet och genom energiteknikfonden och har genom åren byggt upp en avsevärd kompetens att hantera den typ av utvecklingsinsatser som Biobränslekommissionen föreslår skall komma till stånd. De områden som skall omfattas kommer att ligga mycket nära de

nu pågående insatserna för att dels exploatera nya vägar

att producera elektricitet med biobränslen som råvara dels introducera och i större omfattning utnyttja biobränslen med i dag känd teknik. Det föreslagna stödets inrikning

kommer därför att komplettera den nu pågående statliga

stödverksamheten med insatser mot teknik som kan bedömas

ligga något längre fram i tiden än den som idag normalt

erhåller stöd via energiteknikfonden, dvs teknik med något

större risk.

NUTEK har i en skrivelse 1991-09-16 visat på hur arbetet idag är organiserat och pekat ut en möjlig organisation inom verkets ordinarie organisations- och beslutsstruktur för handläggningen och verkställningen av ett uppdrag av den karaktär som Biobränslekommissionen har föreslagit i delbetänkandet.

Den analys som görs i Biobränslekommissionen sammanfaller i mycket stor utsträckning med den uppfattning som jag har

och som omfattas av många som arbetat med att utveckla det

svenska energisystemet mot en större användning av förnybara energibärare. Jag finner dock att de slutsatser som Biobränslekommissionen kommer fram till inte överensstämmer med mina slutsatser om hur stödet skall organiseras och den beslutsprocess som skall utnyttjas. Jag skall i det följande utveckla hur mina slutsatser relateras till kommissionens slutsatser.

Enligt kommissionens direktiv skall den lägga fram förslag

om samordning och förstärkning av pågående

utvecklingsinsatser i syfte att insatserna på ett effektivt

sätt skall kunna kanaliseras till lämpliga kommersiella utvecklingsinsatser. Kommissionen kommer i detta avseende fram till att dess uppgift är att finna en form för att

hantera den särskilda stödinsatsen på ett sätt som ger goda

möjligheter till att syftet med stödet skall kunna nås.

Vidare har kommissionen haft som utgångspunkt att egen

utvecklingsverksamhet inte skall bedrivas av den organisation som skall hantera stödet. Dessutom har inriktningen varit att försöka undvika att förslaget skall leda fram till bildandet av ett nytt organ.

Kommissionen har här av naturliga skäl hamnat i ett dilemma eftersom man inte uttömmande har kunnat lägga fast vad

stödet skall användas till innan organisationsfrågan togs

upp. Kommissionen har dock lagt fast fyra huvuduppgifter

för arbetet inom den organisation som skall lämna stödet till utvecklingen:

- att den tekniska utvecklingen på följa biobränsleområdet särskilt när det gäller teknik för el- och kraftvärmeproduktion,

- att för av den särskilda planera genomförandet stödinsatsen,

- att besluta om finansiellt stöd till projekt som bedöms särskilt med hänsyn till syftet med angelägna insatsen samt

- att samordna sådant stöd med annat stöd som lämnas av staten eller andra finansiärer.

Mot denna kommer kommissionen, efter att även ha bakgrund till att energiforskningsprogrammet samordnas tagit hänsyn av NUTEK och att energiteknikfonden liksom det särskilda introduktionsstödet för biobränslebaserad kraftvärmeproduktion hanteras av NUTEK, fram till att det nya särskilda stödet för utveckling av biobränsleteknik bör knytas till NUTEK. kan inte annat än instämma i detta, då en sådan Jag anknytning till övrig forsknings- och utvecklingsverksamhet enbart kan leda fram till att de statliga insatserna blir mer kraftfulla och med stödet därmed lättare kommer syftet

att uppnås.

Kommissionen finner dock att det finns motiv för att göra en klar boskillnad mellan hanteringen av de kommande nya

stödinsatserna och NUTEKS övriga uppgifter i fråga om stöd

till biobränsleutvecklingen. Enligt kommissionen har det

särskilda stödet genom sin inriktning på ökad elproduktion

från biobränslen ett avgränsat syfte i förhållande till

övriga stöd och att det också är begränsat i tiden. Kommissionen framhåller att det nya stödet därför bör redovisas och följas upp separat. Enligt min mening avviker

inte detta föreslagna stöd på något sätt från det

introduktionsstöd för biobränslebaserad kraftvärme som verket nu hanterar. De enda skillnaderna mellan de båda programmen är risknivåerna för de projekt som kan komma att få stöd. Kommissionen framhåller dessutom att det kan bli aktuellt med stöd från båda programmen till samma projekt. Vidare kan det finnas vissa möjligheter att i enstaka moment stödja sådana projekt med medel från energitek-

nikfonden beroende på hur stor del av projektet som finans-

ieras med statliga medel.

Enligt min uppfattning finns det inga bärande motiv för att särskilja det nya stödet från NUTEKS övriga stödverksamhet

på energiteknikområdet. Verket har inga problem med att

särredovisa ett särskilt program. Detta görs för övrig redan nu med de olika program som verket hanterar.

Kommissionen föreslår med de ovan angivna motiven att det nya stödet skall utgöra ett eget program och att det därför bör skapas en särskild funktion inom NUTEK. Beslut i stödärenden bör därför fattas av en styrelse/nämnd som är fristående från övriga beslutande instanser inom NUTEK. å

Enligt min mening har här kommissionen dragit felaktig

slutsats av sina överväganden. Att inrätta en särskild funktion inom NUTEK med styrelse och ordförande utsedda av regeringen innebär de facto att en ny myndighet bildas. En

samordning och förstärkning av pågående utvecklingsinsatser

för biobränslen kommer då inte att uppnås med Biobränslekommissionens förslag. Enligt min mening är det för samordningsmöjligheterna nödvändigt att de energitekniska besluten tas i samma ordning oberoende av om programmen motiveras ur forsknings-, kraftvärme- eller

Dessa knyter an till varandra biobränslesynpunkt. program och stöd till kan komma att ges från olika program projekt för att effektivare utnyttja dessa för att driva utframåt. Biobränslekommissionen har framhållit vecklingen detta förhållande som ett motiv för att stödet bör hanteras av NUTEK. NUTEK bör därför möjlighet att till fullo ges utnyttja de givna samordningfördelarna.

som Biobränslekommissionen anser att den Den kompetens kan bidraga med är enligt min föreslagna programstyrelsen inte till att stödet måste ges inom ett mening kopplad särskilt med beslutsfunktion inom det program egen området, då det fn redan finns en sådan energitekniska funktion vid verket med erforderlig kompetens, nämligen

NUTEK kan hantera dessa nya frågor energiutvecklingnämnden.

samma sätt som verket hanterar t ex det riktade

på

introduktionsstödet till biobränslebaserad kraftvärme. Verket och kommer i framtiden fortfara med, kontakter har, det svenska olika aktörer för att få med energisamhällets tillförd de projekt som verket kan erforderlig sakkunskap in i som delfinansiär och risktagare. Ett samarbete med

gå

SEU i dessa liksom i tidigare liknande projekt, sammanhang, förfaller vara naturligt.

Vad Biobränslekommissionens synpunkter på de olika

gäller stödformer som villkorliga bidrag, lån och bidrag, kan inte annat än stödja kommissionens

garantier jag

Formerna ansluter sig helt till dem som an-

uppfattning.

stöd till t ex prototyp- och

vänds för energiteknikfondens

En överensstämmelse mellan de demonstrationsanläggningar. stödformer är en fördel om och när en olika programmens av den finansieringen kan vara aktuell. samordning statliga

De uppgifter som enligt Biobränslekommissionens

delbetänkande kan läggas på den föreslagna programstyrelsen

för att parallellt med slutförandet av genomföras

kommissionens arbete med slutbetänkandet kan enligt min

uppfattning på gängse sätt uppdras till NUTEK. Därigenom

kan överläggningar ge önskade signaler och kontinuitet till det fortsatta arbetet.

SÄRSKILT YTTRANDE

av experten Jan Häckner

Den 5 juni 1991 antog SIS en ny utvidgad standard för biobränslen och torv (SS 18 71 06).

Enligt standarden definieras biobränslen som bränslen av biomassa som inte kemiskt omvandlats. Enligt denna definition bör torv hänföras till biobränslen då torv inte kemiskt utan endast biologiskt omvandlats och nedbrutits.

Då denna fastställda standard som självklart bör användas i alla sammanhang inte är känd och meningarna ännu synes vara

delade om torv skall ingå i biobränslegruppen, bör då

termen biobränslen används övergångsvis klargöras huruvida

torv ingår eller inte. Jag anser därför att, om torv ej

skall ingå, man använder uttrycket biobänsle exkl torv,

och om torv skall inkluderas biobränsle inkl torv. På sikt bör detta inte vara erforderligt då allmän acceptans

enligt standarden har nåtts om att torv ingår i

biobränslen. Föreliggande delbetänkande är inte konsekvent då det gäller tillämpning av fastställd standard.

Under avsnitt tre i delbetänkandet anges att enbart data såsom verkningsgrader, elproduktionskostnader m m för anläggningar avsedda för en ren elproduktion berörs. Jag anser att denna begränsning är olycklig av följande skäl.

Det är miljömässigt och samhällsekonomiskt optimalt att bygga ut kraftvärmepotentialen som har hög

totalverkningsgrad innan kondenskraft utbyggs resp utnyttjas.

som förutsättning för vårt framtida elproduktionssystem måste gälla att miljöbelastningen skall bedömas lika från bränslen oavsett om el eller värme produceras. Under sådana förutsättningar kommer kondenskraftverk endast att utnyttjas då behovet av elkraft är så stort att andra billigare och mindre miljöbelastande former av

elkraftkapacitet tagits i anspråk.

Slutsatsen härav är att kostnaden för kondenskraft-

produktion måste baseras på en relativt låg årlig

utnyttjandetid. Denna sammanhänger med bl a omfattningen av kraftvärmeutbyggnaden samt resultatet av de energisom också måste sättas in för att klara en

sparåtgärder

framtida kärnkraftavveckling. Det finns härmed ett klart samband mellan kraftvärmens utbyggnad och kondenskraftens elproduktionskostnader främst då det gäller dess kapitalkostnader per kWh el.

anser därför att analysen borde tagit upp denna Jag problematik och att kondenskraftsverkens kostnader skall

beräknas med hänsyn til olika realistiska nivåer på deras

årliga utnyttjandetid.

På motsvarande sätt bör, för jämförelsens skull, anges kostnaden för, samt totalverkningsgrader och elutbyten för kraftvärme- och mottrycksanläggningar med realistiska

alternativ för årlig utnyttjandetid.

I detta delbetänkande tas inte upp frågan om de ologiska

styrmedel som för närvarande föreligger mellan värme- och elsektorn resp mellan kraftvärme och kondensproduktion.

Korrekt prissättning av miljöbelastning från olika bränslen inom alla energiproduktionsområden är, enligt min mening, en absolut förutsättning för att kunna nå samhällsekonomiskt optimalt framtida energisystem med minsta möjliga miljöbelastning. Jag förutsätter att denna problematik tas upp i kommissionens slutbetänkande.

Med hänsyn till kraftvärmens fördelar att vara mindre miljöbelastande och mer resursbesparande än kondensproduktion anser jag det nödvändigt att Biobränslekommissionens 625 milj kr inte enbart används för att ta fram demonstrationsanläggningar för mycket storskalig kondensproduktion med trycksatt förgasning, utan också för tekniker som passar det värmeunderlag som finns i våra fjärrvärmenät samt inom industrins potential för mottrycksanläggningar. Jag menar därför att det är synnerligen viktigt att Biobränslekommissionens resurser och inflytande i erforderlig utsträckning används till att säkra fortsatt forskning om atmosfärisk förgasning. En eventuell nedläggning av denna forskning vid Studsvik måste

därför förhindras eller forskningsresurser skapas på annat

sätt som möjliggör att få fram demonstrationsanläggningar för tekniker som passar för små- och medelskalig kraftvärme och industriellt mottryck.

I delbetänkandet anges också vikten av att Studsviks

forskning får fortgå, men att förusättningen är att

kommersiella aktörer deltager i finansieringen. Då omställningen av vårt elförsörjningssystem orsakas av ett

politiskt beslut ifrågasätter jag om inte staten bör svara

för forskningens upprätthållande. I varje fall det

synes inte rimligt att utställa ultimatum att andra intressenter

skall ställa upp inom en tremånadsperiod. Dessa tänkta

intressenter torde i regel ej heller ha förespråkat en

kärnkraftavveckling.

som ett minimikrav anser jag därför att staten bör bekosta Studsviks forskning om atmosfärisk förgasning i varje fall

under en femårsperiod.

Då det sannolikt är aktuellt med framtagning av betydligt större volymer biobränsle än i dagsläget bör kommissionen, enligt min mening, avsätta vissa resurser för erforderlig teknikutveckling för framtagning av biobränslen till större anläggningar inkl de logistiska problem som härvid föreligger. Härvidlag visar erfarenheten att det är väsentligt att alla typer av biobränslen inkl torv, medverkar för större anläggningars försörjning för att

rimliga transportavstånd och bättre logistik skall kunna

erhållas. Kommissionen har också angett att den inte vill utesluta att sådana resurser avsätts. Jag vill härmed

endast fästa vikten på att så blir fallet.

lll Billztçte 1

Kommittédirektiv

@

älâä

W

Dir. 1991:11

Biobränslekommission

Dir. 1991: 11

Beslut vid regeringssammanträde 1991-02-14

Chefen för industridepartementet, statsrådet Molin, anför.

Mitt förslag

Jag föreslår att en kommission tillkallas för att analysera de långsiktiga

förutsättningarna för en ökad kommersiell användning av biobränslen samt lämna förslag till åtgärder för att stärka biobränslenas konkurrenskraft. Kommissionen bör med förtur redovisa överväganden och förslag om

samordning och förstärkning av pågående utvecklingsinsatser för biobräns-

len.

Bakgrund De energipolitiska styrmedlen har under en följd av år utformats bl.a. med syfte att främja användningen av alternativa energikällor, exempelvis inhemska bränslen. Ett av motiven för detta har varit en önskan att minska

Sveriges kraftiga oljeberoende. Användningen av inhemska bränslen har

ökat stadigt under 1980-talet, delvis som en följd av en aktiv energiskattepo-

litik, statliga oljeersättningsprogram och stöd till forskning och utveckling. Inhemska bränslen svarar i dag för omkring 65 TWh tillfört bränsle per år,

vilket motsvarar närmare 15 % av Sveriges totala energitillförsel. Omkring två tredjedelar av dessa bränslen används inom massa- och trävaruindustrin. Resterande del används inom f järrvärmesektorn och för direkt uppvärmning av småhus. De inhemska bränslen som används i dag består till övervägande del av skogsbränslen, dvs. ved, flis, lutar, bark m.m. Energiskog och andra energigrödor är ännu inte kommersiellt tillgängliga. Torv och avfall svarar sam-

mantaget för en relativt liten andel av de inhemska bränslena, även om dessa bränslen har haft betydelse för det minskade oljeberoendet inom fjärrvärmesektorn. Risken för klimatförändringar till följd av utsläpp av koldioxid från förbränning av fossila bränslen har uppmärksammats alltmer under senare år. Det är därför angeläget att fossila bränslen i största möjliga utsträckning ersätts av förnybara energikällor som inte ger något nettotillskott av koldioxid till atmosfären. Biobränslena, främst skogsbränslen och olika slag av energigrödor, har därför en viktig roll i det framtida energisystemet. En ökad användning av biobränslen kan innebära ett värdefullt sysselsättningstillskott, bl.a. i de regionalpolitiskt prioriterade delarna av landet.

Omfattande forsknings- och utvecklingsinsatser i fråga om biobränslen har gjorts och pågår, bl.a. inom ramen för energiforskningsprogrammet och med stöd av energiteknikfonden. Flera samarbetsprojekt av utvecklingska-

raktär drivs av kraftföretagen tillsammans med bl.a. kommuner, lantbruks-

näringen och skogsindustrin. Det finns bedömningar av tillgången på biobränslen. Statens enerskilda_

giverk och statens naturvårdsverk redovisade hösten 1989 i rapporten Ett

miljöanpassat energisystem en bedömning av den fysiska tillgången på bio-

bränslen år 2015. Då hänsyn tas till miljömässiga och tekniska restriktioner, är den totala potentialen enligt verkens bedömning 90-140 TWh per år, dvs. 40-110 % större än dagens användning. Rapporten har remissbehandlats. Flera remissinstanser har kommenterat verkens bedömning av biobränsle-

potentialen. Några instanser anser att tillgången på biobränslen är betydligt större än vad som anges i rapporten, medan andra anser att tillgången har

överskattats eller att tillräcklig hänsyn inte har tagits till det framtida behovet av träfiberråvara för industriändamål.

Det pågående omställningsprogrammet för jordbruket kan komma att få betydelse för tillgången på energiskog. Enligt 1990 års livsmedelspolitiska

beslut (prop. 1989/90:146, JoU25, rskr. 327) kan anläggningsstöd erhållas bl.a. för plantering av energiskog. En förutsättning för att biobränslen skall kunna spela en större roll i det framtida energisystemet är att de kan konkurrera främst med de fossila bränslena i såväl el- som värmeproduktionen. Tekniken för utnyttjande av

biobränslen är i vissa fall ännu inte tillräckligt utvecklad för att dessa skall

klara en sådan konkurrens. Den tekniska utvecklingen stimuleras av internationella kontakter. Inom forskningen förekommer av tradition ett omfattande internationellt kunskapsutbyte. Inom industrin är det ofta utsikterna till lönsam internationell marknadsföring som motiverar företagen till omfattande utvecklingsinsatser. När det gäller modern teknik för storskalig användning av biobränslen kan den internationella marknaden för närvarande bedömas vara liten. För

att främja en ökad kommersiell användning av biobränslen finns det därför skäl att överväga att komplettera den pågående forskningen med förstärkta insatser för industriell teknikutveckling. Sådana överväganden bör göras av en särskilt tillkallad kommission.

Uppdraget Jag föreslår att en kommission tillkallas för att analysera de långsiktiga förutsättningarna för en ökad kommersiell användning av biobränslen samt lämna förslag till åtgärder för att stärka biobränslenas konkurrenskraft.

Kommissionen bör som utgångspunkt för sitt arbete inventera de faktorer

som i dag försvårar en ökad användning av biobränslen. Därvid bör beaktas såväl tekniska och ekonomiska som institutionella eller andra hinder. Hänsyn bör tas till den pågående internationaliseringen av energimarknadema. En grundläggande princip vid bedömningen av tillgången på biobränsle bör vara att produktionen och investeringarna inom skogsindustrin inte får äventyras av att användningen av träfiberråvara för energiändamål ökar. Lagen (1987:588) om träfiberråvara syftar till att motverka brister inom skogsindustrins råvaruförsörjning. En översyn av träñberlagen har nyligen genomförts (I 1990:01). Utredaren avlämnade sin rapport den 8 februari 1991. Utredarens förslag bereds för närvarande inom regeringskansliet. Kommissionen bör beakta resultatet av detta arbete. Skogsbränslen i form av awerkningsrester från skogsbruket svarar för en stor del av de biobränslen som i dag används inom fjärrvärmesektom. Sådana bränsleråvaror anses inte vara industriellt förädlingsbara. Användningen av avverkningsrester är därför inte prövningspliktig enligt träfiberlagen. Tillgången på skogsbränslen är således beroende av bl.a. den awerkning som sker för skogsindustrins råvaruförsörjning och av ekologiska begränsningar för uttag av skogsråvara. Kommissionen bör belysa hur utvecklingen av skogsindustrins produktion och råvarubehov påverkar tillgången på skogsbränslen. Inför kärnkraftsavvecklingen är möjligheten till elproduktion baserad på biobränslen av särskilt intresse. Kommissionen bör värdera möjligheten till elproduktion med biobränslen i större skala. Härvid bör särskilt bedömas behovet av fortsatt forskning och teknikutveckling för att uppnå en hög elverkningsgrad i biobränslebaserade anläggningar. Utvecklingsinsatser rörande bioenergi görs i dag bl.a. av statliga myndigheter. forskningsinstitutioner. kraftföretag, bränsleproducenter och berörd tillverkningsindustri. Kommissionen bör med förtur redovisa ett förslag till samordning och förstärkning av detta arbete. Syftet bör vara att statliga och andra satsningar på ett effektivt sätt skall kunna kanaliseras till lämpliga kommersiella utvecklingsprojekt. Samordningen kan ske exempelvis genom

bildande av ett industriellt utvecklingsbolag med huvuduppgift att initiera och delta i industriella utvecklingsprojekt för biobränsle. Kommissionen bör i övrigt vara oförhindrad att lägga fram förslag som främjar en ökad kommersiell användning av biobränslen. Kommissionen bör redovisa en bedömning av biobränslenas roll för eloch värmeförsörjningen i första hand under perioden fram till år 2010. Hänsyn bör därvid tas till såväl den fysiska potentialen som möjligheterna till

ekonomiskt bärkraftig etablering på en marknad. Såväl skogsbränslen och

energigrödor som vissa sorterade avfallsfraktioner bör omfattas av kommisi sionens bedömning. Kommissionen bör även bedöma storleken av det sysselsättningstillskott som en ökad användning av biobränslen kan innebära i olika delar av landet. En väsentligt ökad användning av biobränslen kan komma att innebära miljöproblem bl.a. i form av utsläpp av luftföroreningar, svårigheter att han-

tera askan, påverkan på landskapsbilden och andra allmänna markanvändningsintressen, försämring av markens långsiktiga produktionsförmåga och

läckage av växtnäring och bekämpningsmedel.

Kommissionen bör utgå från en helhetssyn på användningen av biobränslen som energiråvara. Därför bör så långt det är möjligt hänsyn tas till miljöpåverkan och ekonomi i samtliga led i kedjan från odling och skörd via bränsleframställning, transport, lagring och nyttiggörande av energiinnehål-

let till omhändertagande av restproduktema. Kommissionen bör bedöma risken för såväl direkta som indirekta miljöef-

fekter av ökad biobränsleanvändning och utforma sina förslag med utgångs-

punkt i att de samlade negativa effekterna för miljön skall bli så små som möjligt.

Tidplan, arbetsformer m.m.

Kommissionen bör senast den 1 juli 1992 redovisa resultatet av sitt arbete. och förslag som rör samordning och förstärkning av

Överväganden på-

gående utvecklingsinsatser för biobränslen bör redovisas senast den 30 oktober 1991. Kommissionens samlade förslag skall rymmas inom en finansiell ram på 625 milj.kr. Förslag till åtgärder skall tas fram med beaktande av regelreformeringsaspekter (jfr prop. 1990/9l:100, bil. 2 s. 48-53). Samråd bör ske med utredningen (Jo 1990:03) om utvärdering och översyn av skogspolitiken. För arbetet bör vidare gälla regeringens direktiv (dir. 1984:5) till samtliga

kommittéer och särskilda utredare angående utredningens inriktning. Kommissionen bör vidare betakta innehållet i regeringens direktiv (dir. 1988:43) angående EG-aspekter i utredningsverksamheten.

Hemställan

Med hänvisning till vad jag nu har anfört hemställer jag att regeringen bemyndigar chefen för industridepartementet. - omfattad att tillkalla en kommission av kommittéförordningen (1976:119) - bestående av högst 5 ledamöter med uppdrag att analysera de för en ökad kommersiell användning av bio-

långsiktiga förutsättningarna

bränslen samt lämna förslag till åtgärder för att stärka biobränslenas konkurrenskraft, att utse en av ledamöterna att vara ordförande. att besluta om sakkunniga, sekreterare och annat biträde åt experter, kommissionen. Vidare hemställer jag att regeringen beslutar att kostnaderna skall belasta tolfte huvudtitelns anslag Utredningar m.m.

Beslut

ansluter överväganden och bifaller Regeringen sig till föredragandens hans hemställan.

(Industridepartementet)

REGEFHNGSKANSLIETS OFFSETCENTRAL Stockholm 1991

.§5

117 2 Bilaga f .

KUNGL TEKNlSKA HÖGSKOLAN

“VW”

ROYAL INSTHLITE OF TECHNOLOGY › ,J

Institutionen för värmeteknik Department of Heat Technology Professor Gunnar Svecberg

TEKNIK FÖR ELPRODUKTION MED BIOBRÄNSLEN

Rapport till biobränslekommissionen.

Gunnar Svedberg

1991-10-08

Postadress/Address Besöksadress/Visitors address Telefon Fax Telex Natm-7906220I6221 Nat06-7230858 1142M01: 100 44 sTocKHaM Teknikringen 50 Im. +46 8 790 62 20 Int +46 3 723 08 58

Sammanfattning

har tillkallats for att analysera de långsiktiga förutsätt- Biobränslekommissionen for en ökad kommersiell användning av biobränslen och lämna förslag till ningarna konkurrenskraft på lång sikt. Föreliggande åtgärder för att stärka biobränslenas av teknik för elproduktion med biobränslen har utarbetats på uppdrag av beskrivning

kommissionen.

teknik, teknik som kan förväntas bli Beskrivningen är uppdelad på idag kommersiell

kommersiellt tillgänglig underl990-talet samt teknik som befinner sig i ett tidigt ut-

I första hand beskrivs storskalig produktion av elenergi från trädvecklingsskede. tillförda bränsleeffekbränslen. En anläggning anses normalt vara storskalig om den 100 MW motsvarande en eleffekt större än storleksten är större än storleksordningen och industriell ordningen 30 MWe. En kortfattad beskrivning ges även av kraftvärme

motuycksproduktion.

dvs förbränning i en panna med en ångturbinprocess för elproduk-

Ångkrafttekniken,

industri och kommuner. Det är tion, har sedan mycket lång tid varit etablerad inom tekniken för storskalig elproduktion från bioden enda idag kommersiellt tillgängliga

bränsle. I oförädlad form är biobränsle ett från förbränningssynpunkt lågvärdigt

bränsle med hög fukthalt, vilket gör det svårt att nå mycket hög förbränningsverk-

t ex fluidiserade bäddar, finns dock, vilka ger

ningsgrad. Nya pannkonstruktioner,

kombinerad med förhållandevis låga utsläpp av föromöjligheter till god förbränning kommer att dimensioneras för höga ångtemperaturer reningar. Nya stora ångkraftverk optimalt att gå upp till så avanoch ångtryck, även om det inte torde vara ekonomiskt Nettoelverkningsgraden kan cerade ångdata som gäller i stora koleldade anläggningar.

bli ca 35-40 procent.

av ett komplett stort biobränsleeldat ån gkraftverk för ren elproduktion Nybyggnad uppskattas till ca 55-60

anges kosta drygt 10 000 kr/kWe. Elproduktionskostnaden

öre/kWh .

tillgängliga. En Under 1990-talet bedöms några nya tekniker kunna bli kommersiellt bedrivs kraftfullt och med uthålförutsättning är dock att påbörjat utvecklingsarbete tekniker är PFBC-teknik, förgasning vid atmosfärstryck och diesellighet. Intressanta Också motor eller kombicykel samt förgasning vid högt tryck och kombicykel.

hybridprocesser med biobränsle och t ex naturgas eller gasol är intressanta. För

dessa tekniker bör utsläppen av föroreningar kunna bli ungefär samma som samtliga bedöms komma att vara av vid konventionell förbränning. Elverkningsgradema Nettosamma storleksordning eller något över vad som nås med ångkrafttekniken. nämnvärt torde elverkningsgrader över ca 45 procent baserat på fuktigt biobränsle

knappast uppnås för någon teknik.

aktuella nya teknikerna har ännu passerat demonstra- Ingen av de under 1990-talet investionsstadiet, och det är inte möjligt att med någon större grad av säkerhet ange alternativ skulle sannolikt kräva

teringsbehov och elproduktionskosmad. Samtliga

avsevärt större investeringar än konventionell ångkraft. Baserat på mycket grova

av investeringsbehov och en beräkning av kostnader på motsvarande uppskattningar

sätt som för ångkrafttekniken, blir elproduktionskostnaden för de flesta av de nya teknikerna i storleksordningen 70-80 öre/kWh.

Samtliga beskrivna tekniker för ren elproduktion kan också användas för samtidig eloch värmeproduktion. Medan ångkrafttekniken här kan ge maximalt ca 30 procent elverkningsgrad, kan ny teknik ge upp till 35 och i något fall 40 procent. Skillnaderna mellan dagens teknik och ny teknik är alltså väsentligt större för kraftvärme- (mottrycks-)produktion än för ren elproduktion. Totalverkningsgraden torde ligga vid ca 85-90 procent för alla teknikerna.

Flera nya teknikalternativ på idéstadiet bedöms vara mycket intressanta för vidare utveckling, eftersom de skulle kunna ge effektivare och/eller billigare anläggningar än den teknik som idag anses ligga närmare kommersialisering. Några av teknikerna, som till exempel användning av hetluftturbin i stället för vanlig direkteldad gasturbin, bedöms också ha en möjlighet att kunna kommersialiseras under l990-talet. Detta förutsätter dock ökat svenskt intresse från tillverkare och kraftindustri.

De nya teknikidéer bygger påfallande ofta på samma grundelement som man idag planerar att utveckla, som t ex förgasning, gasturbinteknik och kombicykelteknik. Det finns därför stor anledning att gå vidare med utveckling och demonstration av sådan teknik, även om de idag mest aktuella nya processerna blir något dyrare än ångkraftprocessen.

Sida Innehållsförteckning

Sammanfattning

0. Innehållsförteckning

1. Inledning

2. Idag kommersiell teknik

Förbränningsteknik

2.2 Angturbinprocessen

2.3 Utsläpp 2.4 Ekonomi

. Teknik som kan väntas bli kommersiellt tillgänglig under 1990-talet

3.1 Förbättrad teknik med förbränning i panna och ångturbin 3.2 PFBC-teknik

»n-xaooxlax

3.3 Förgasning vid atmosfärstryck och dieselmotor 3.4 Förgasning vid högt tryck och kombicykel 3.5 Förgasning vid atmosfärstryck och kombicykel

3.6 I-Iybridprocesser med biobränsle och annat bränsle i-ID-I

. Teknik som ännu befinner sig i ett 12 tidigt utvecklingsskede

4.1 Hetluftturbin och 12

ångturbinprocess

av turbinprocesser 13 4.2 Förgasning och nya typer och kombicykel 14 4.3 Direkt förbränning vid högt tryck och bränsleceller 15 4.4 Förgasning

. Något om teknik för kraftvärme- och 15 mottrycksproduktion

för kraftvärme och mottryck 16 5.1 Dagens teknik 5.2 Framtida kraftvärmeteknik 16 5.3 Framtida teknik för 17

mottrycksproduktion

6. för elproduktion i mindre skala 18 Något om teknik

7. Slutsatser 18

Figurbilaga

1. Inledning

Biobränslekomrnissionen har enligt regeringens proposition 1990/91:l8 tillkallats för att analysera de långsiktiga förutsättningarna för en ökad kommersiell användning av biobränslen och lämna förslag till åtgärder för att stärka biobränslenas konkurrenskraft på lång sikt. Som en del av underlaget för kommissionens ställningstagande har kommissionen uppdragit åt professor Gunnar Svedberg vid institutionen for värmeteknik, KTH att ge en beskrivning av teknik för elproduktion med biobränslen.

Beskrivningen skall enligt uppdraget vara uppdelad på - teknik idag kommersiell - teknik som kan förväntas bli kommersiellt tillgänglig under de närmaste åren - teknik som ännu befinner sig i ett tidigt utvecklingsskede. För varje teknik bör enligt uppdraget anges elverkningsgrad (teoretisk och empirisk), uppskattade utsläpp av föroreningar, drifterfarenheter samt för de två förstnämnda kategorierna ungefärliga investerings- och driftkostnader.

Inga omfattande teknikbeskrivningar ges i rapporten utan enbart korta presentationer av väsentlighetema i respektive teknik.

Arbetet med uppdraget har bedrivits under sommaren 1991. Det har baserats på tillgängligt material från utrustningsleverantörer, kraftföretag, forskningsinstitutioner mm. Vissa kontakter har även tagits under arbetets gång med representanter för dessa olika kategorier.

Uppdraget har uppfattats så att det i forsta hand gäller storskalig ren elproduktion med trädbränslen i ursprunglig form (t ex ved, avverkningsrester, energiskog, bark, spån) eller förädlad form (t ex träpulver, pelletter). Andra fonner av biobränslen (t ex halm, energigrödor, biogas) har hittills visat sig vara mer lämpade för småskalig elproduktion och behandlas därför i en kortfattad översikt av teknik för sådan elproduktion.

Med beteckningen storskalig elproduktion avses normalt anläggningar med en tillförd bränsleeffekt motsvarande mer än storleksordningen 100 MW. Med de olika tekniker som redovisas i föreliggande rapport motsvarar detta en producerad eleffekt på mer än storleksordningen 30 100 MW motsvarar med en årlig

MWeBränsleeffekten

utnyttjningstid på 5600 timmar energimängden 560 GWh.

Skalan är mycket väsentlig för vilket val av teknik som är tekniskt/ekonomiskt mest intressant och vilka verkningsgrader och nriljöprestanda som kan uppnås. Generellt sett blir tekniskt komplicerad och investeringskrävande teknik intressantare ju större skalan För en tillförd bränsleeffekt över storleksordningen 100 MW börjar samma typ av teknik bli ekonomiskt intressant, som skulle kunna tänkas användas även vid de största kolbaserade anläggningarna. En mindre skala innebär vanligen att teknik med något lägre verkningsgrad kan förväntas bli ekonomiskt fördelaktigt teknikval. De bedömningar och de värden som presenteras i föreliggande rapport avseende storskalig elproduktion kan därför inte direkt överföras till elproduktion i mindre skala.

Enligt uppdraget skall i en grupp redovisas teknik som kan förväntas bli kommersiellt tillgänglig under de närmaste åren. Beteckningen kommersiellt tillgänglig har uppfattats som att det gäller teknik som har passerat demonstrationsstadiet. För samtliga kan tänkbara tekniker i denna grupp återstår ett flertal år innan någon av teknikerna vara kommersiellt Med anledning av detta har tidsangivelsen de närmaste tillgänglig. åren tolkats som 1990-talet.

Med nuvarande är biobränslebaserad kraftprisforhållanden på el- och värmeenergi ekonomiskt intressantare än ren elproduktion. Fuktiga värme(mottrycks)produktion bränslen som biobränslen kan vidare utnyttjas effektivare när värmeenergi produceras samtidigt med elenergi. Trots att denna rapport huvudsakligen avser ren elprodukför kraftvärmeproduktion och industriellt motnyck tion, behandlas därför tekniker kortfattat i ett separat avsnitt.

2. kommersiell teknik

Idag

tekniken för storskalig elproduktion från Den enda idag kommersiellt tillgängliga av frigjord värmeenergi i en biobränslen är förbränning i en panna och utnyttjning för elproduktion via en elgenerator. Nedan beskrivs kort tillgänglig ångturbinprocess teknik for detta. Möjliga verkningsgrader och utsläppsmängder för vissa föroreningar anges.

2.1 Förbränningsteknik

via en Förbränning av biobränsle i en panna för ånggenerering och elproduktion teknik. En viktig tillämpning är ångturbin har sedan mycket lång tid varit etablerad

skogsindustrins barkpannor för mottrycksproduktion, d v s samtidig el- och värme-

produktion i form av processånga. Dessa pannor är vanligen konventionella ångpannor med förbränning på en rost (galler). På grund av barkens höga fuktinnehåll, måste stödeldning med till exempel olja ske om barken inte torkas före pannan. är allmänt kända som robusta och har hög tillgänglighet. Driftstörnin gar i Rostpannor anläggningar med rostpannor beror mycket sällan på pannan utan oftast på systemet för bränslehanteringen. En nackdel med rosteldning är att det svårt att uppnå lika

höga pannverkningsgrader som i modernare pannkonstruktioner.

Förädlat i pulverform kan liksom kolpulver och torvpulver eldas i pannor

biobränsle

med brännare. Aven om erfarenheterna av pulvereldning av biobränsle i stora pannor är begränsad, talar allt för att en bättre förbränning kan erhållas än i rostpannor.

Såväl inom industrin som i kommunala anläggningar har en ny teknik med förbränning i fluidiserad bädd blivit mycket vanlig för nya pannor. Bränslet och icke-bränni eldstaden med hjälp av inblåst förbara partiklar hålls svävande (fluidiserande) Den bästa tekniken har visat sig vara s k cirkulerande fluidiserad bädd, bränningsluft. CFB. Bland de största fördelarna relativt äldre förbränningsteknik är att flera olika

bränslen, t ex flis, torv och kol, kan eldas i samma panna samt att utsläppen av svavel- och kväveoxider kan hållas låga.

Biobränslen innehåller alltid en större eller mindre mängd fukt. För icke torkat träbränsle brukar fukthalten före förbränning vara ca 50 procent (högre för bark), medan förädlade biobränslen som t ex träpulver och briketter innehåller ca 5-10 fukt. Fuktinnehållet på flera sätt. Det viktigaste är att procent påverkar förbränningen bränslets värmevärde per massenhet är mindre ju fuktigare bränslet är; för fuktig bark och flis är det undre värrnevärdet lägre än 10 MJ/kg bränsle, medan det för torrare briketter och träpulver är strax under 20 MJ/kg bränsle.” Detta kan jämföras med kol med värmevärde i intervallet 20-30 MJ/kg , olja med ca 40 MJ/kg och naturgas med ca 50 MJ/kg.

En ökande fukthalt hos biobränslet ger vidare ökade värmeförluster med rökgasema. via skorstenen och en En större mängd forångat vatten lämnar nämligen anläggningen större luftmängd måste tas in till pannan.

Pannverknings graden anger hur stor andel av den med bränslet tillförda energin vid som överförs till pannans vatten/ångsystem. För flis med fukthalten ca 50 förbränning procent blir pannverkningsgraden i en anläggning med dagens bästa teknik ca 75-80 procent räknat på det undre värmevärdet hos bränslet. En väl fungerande panna för briketter eller träpulver har pannverkningsgraden ca 85-90 procent. Man skall dock därvid hai minnet, att förädlingen av bränslet också krävt viss energiinsats främst för torkning av det ursprungligen fuktiga biobränslet.

En viktig förutsättning som ligger till grund för angivna värden på pannverkningstillvara. grader är att värme bundet till vattenånga i rökgasen från pannan inte kan tas Detta är visserligen möjligt vid värmeproduktion via s k rökgaskondensering. Hittills har dock inte denna teknik kunnat tillämpas på anläggningar för ren elproduktion, beroende på att återvunnet värme från rökgasema föreligger vid för låg temperatur.

Under de senaste åren har några helt eller delvis biobränsleeldade kraftvärmeverk

byggts med ångpanna, ångturbin och fjärrvärmekondensor ( t ex Växjö, 18 MWe / 47

MW fjärrvärme; Nässjö 9 MWg / 20 MW fjärrvärme; Örebro 60 MWe / 105 MW

fjärrvärme).

2.2 Ångturbinprocessen

baserad på den s k Rankine-cykeln med vatten/vattenånga som

Ångturbinprocessen

arbetsmedium i ett slutet kretslopp är den idag i världen helt dominerande tekniken för elproduktion. Vatten förångas under tryck i en panna som värms med rökgaser från eldning av ett bränsle (kol, olja, naturgas, torv, biobränsle etc.) eller med värme från en kärnreaktor. Den heta högtrycksångan får rusa genom en ångturbin och avge energi via turbinskovlar och turbinaxel till en elgenerator. Efter turbinen kondenseras och det kondenserade vattnet går till s k matarvattenpumpar för lågtrycksångan höjning av trycket före återföring av vattnet till ångpannan. Se figur 1.

U Det undre värmevärdet kallas också effektivt värmevårde och står för den mängd värmeenergi som erhålls vid fullständig förbränning av 1 kg bränsle utan att energin bunden till förångat vatten i den bildade rökgasen tillvaratas. I denna rapport är alla angivna verkningsgrader baserade på detta undre värmevärde.

För maximal elproduktion skall ångan ha så hög temperatur och högt tryck som möjligt efter ångpannan. De största ångpannorna i världen är kolpulvereldade med en tillförd bränsleeffekt på storleksordningen 1000 MW. De har s k superkritiska ångdata med ett ångtryck på ca 24 MPa och en ångtemperatur på ca 550 0C. Gränsen är satt av vad dagens tillgängliga material tål. Utveckling av ännu bättre material torde göra att man inom det närmaste decenniet når upp till ca 600 °C. (Det finns pannor byggda för så hög temperatur, men de stålkvaliteter som därvid används har vissa nackdelar.)

Valet av maximalt tryck och temperatur i en ångpanna baseras på en teknisk/ ekonomisk optimering med hänsyn till anläggningens storlek, drifttid, typ av bränsle mm. Nya stora biobränsleldade ångkraftverk på upp till några hundra MW tillförd bränsleeffekt torde inte komma att byggas för superkritiska ångdata. Tekniskt och ekonomiskt optimala ångdata ligger sannolikt vid ån gtemperaturer på 480-540°C och ångtryck på 14-19 MPa. Som ett exempel kan nämnas den nya med s k

pannan

cirkulerande fluidiserad bädd på 165 MW vid kraftvärmeverket i Orebro för bland annat biobränsle som arbetar med 14.9 MPa/540°C. Ett annat exempel är den nya, världens största torvpulvereldade pannan vid ett verk för ren elproduktion i finländska Haapavesi, som arbetar vid 18 MPa/530 °C.

Elverkningsgraden, dvs kvoten mellan producerad nettoeleffekt och tillförd bränsleeffekt, torde för stora nybyggda biobränsleeldade ångturbinkraftverk komma att ligga på ca 35-40 procent beroende på typ av bränsle och anläggningsutformning. Detta kan jämföras med dagens största kolpulvereldade anläggningar, där motsvarande verkningsgrad ligger något över 40 procent. Skillnaden beror främst på att kol är ett högvärdigare bränsle och att större investeringari utrustning som höjer verkningsgraden är mer befogade i större anläggningar.

2.3 Utsläpp

Utsläppen av svaveldioxid från biobränsleförbränning är mycket låga beroende på det låga svavelinnehållet i bränslet. Dessutom har den alkaliska askan en förmåga att binda svavel vid förbränningen. De specifika utsläppen är 20 mg svavel per MJ tillförd bränsleenergi eller avsevärt lägre beroende på vilket bränsle som används.

Utsläppen av kväveoxider, NOx, varierar inom intervallen 90-250 mg (räknat som

N02) per MJ tillförd bränsleenergi för rostpannor och 60-150 mg/MJ för fluidiserade bäddar. Det exakta värdet beror på bland annat processutfomming och bränslekarakteristika. De lägsta angivna värdena, dvs 90 mg/MJ för rostpannor resp. 60 mg/MJ för fluidiserade bäddar, kan nås för stora biobränslepannor.

Utsläppen av kolmonoxid och kolväten beror främst på hur fullständig förbränningen kan göras. Det är generellt sett lättare att uppnå en mer fullständig förbränningen i stora pannor än i små. För kolmonoxid bör utsläppen klart kunna understiga 100 ppm.

Utsläppen av oförbrända kolväten är ofta kopplade till utsläppen av kolmonoxid. I stora pannor med normalt mycket goda förbränningsförhållanden bedöms utsläppen av kolväten bli obetydliga.

C02, förekommer vid all förbränning eftersom i stort sett alla Utsläpp av koldioxid, bränslen innehåller kol. Vid förbränning av biobränslen är koldioxidproduktionen ca 100 g C02 per MJ tillförd bränsleenergi. Koldioxiden från förbränning av biomassa bidrar dock inte på lång sikt till ökningen av atmosfärens halt av koldioxid.

2.4 Ekonomi

Nybyggnad av en komplett biobränsleeldad anläggning för ren elproduktion med storleksordningen 100-200 MW tillförd bränsleeffekt, vilket motsvarar ca 35-80 skulle kräva en investering kr per eleffekt i

MWe eleffekt, på ca 10 000-11000 kWe

dagens kostnadsläge. Med följande antagna förutsättningar - realränta 6 procent och en avskrivningstid på 25 år - motsvarande ca 8 procent av investeringen årliga drift- och underhållskostnader - 5600 timmar årlig utnyttjningstid - nettoelverkningsgrad 36 procent - 10 öre/kWh bränslepris bränsleenergi skulle detta ge en elproduktionskostnad på ca 55-60 öre/kWhe.

Denna kostnad består av ca 14-16 som kapitalkostnad, ca 14-16 öre/kWhe öre/kWhe som drift- och underhållskostnad samt ca 28 öne/kWhe som bränslekostnad.

3. Teknik som kan väntas bli kommersiellt tillgänglig under

1990-talet.

Utveckling av ny teknik för storskalig elproduktion från biobränslen sker internationellt sett i förhållandevis begränsad utsträckning. Resultat från internationell forskning och utveckling av främst ny kolteknik kan dock ge värdefulla kunskaper och erfarenheter i det forsknings-, utvecklings- och demonstrationsarbete som bedrivs i Sverige och övriga länder med intresse för biobränsle.

Nedan behandlas nâgra olika tekniker som bedöms bli kommersiellt tillgängliga under 1990-talet. Vissa förbättringar kan göras av den enda idag kommersiella tekniken med förbränning i panna och en ångturbinprocess. En avsevärt högre elverkningsgrad kan dock erhållas med en gasturbin som primär enhet för elproduktion. Teknik med direkt förbränning av bränslet i en process med gasturbin beskrivs också, nämligen den s k PFBC-tekniken. I ett senare avsnitt , som behandlar teknik på ett diskuteras även andra liknande tekniker med direkt tidigt utvecklingsstadium, förbränning av bränslet i en gasturbinprocess.

Betydelsefulla utvecklingslinjerna är de som baseras på förgasning av biobränslet före förbränning i en gasturbin eller förbränningsmotor. För gasturbindrift är det en fördel om bränslet förgasas vid högt tryck innan den producerade bränngasen efter rening förbränns i gasturbinens brännkammare. Vidare är avgaserna från gasturbinen heta, och för att få en hög verkningsgrad kombineras gasturbinprocessen med en ångturbinprocess till en s k kombicykel.

3.1 Förbättrad teknik med förbränning i panna och ångturbin

Ovan diskuteras verkningsgrader för förbränning av biobränslen i stora ângpannor. En höjning av pannverkningsgraderna med någon procentenhet kan förväntas i samband med att nya pannkonstruktioner kommersialiseras. Några drastiska förbättringar kan dock inte påräknas. De största förbättringarna torde komma att gälla nya och energieffektiva kombinationer mellan biobränsletorkning och den övriga processen.

För själva ångturbinprocessen torde inte mer än marginellt förbättrad teknik bli

aktuell inom det aktuella tillämpningsornrådet under de närmaste åren. Ångdata kan

förväntas komma att ligga i de övre delarna av de ångtemperatur- och ängtrycksintervall som nämndes i avsnittet 2.2.

Sammantaget innebär detta att elverkningsgraden för konventionella biobränsleeldade ängkraftverk inte kommer att ökas mer än marginellt (högst någon procentenhet) under de närmaste åren.

Inte heller på utsläppssidan kan några väsentliga förändringar förväntas. Utsläppen kan redan idag ligga klan lägre än tillåtna nivåer.

Den förbättrade tekniken kan förväntas ge ökat specifikt investeringsbehov för ångkraftprocessen. Det är dock rimligt att detta kommer att uppvägas av en ökad verkningsgrad, så att elproduktionskostnaden blir tämligen oförändrad.

3.2 PF BC-teknik

Ett av huvudaltemativen internationellt sett för renare och effektivare elproduktion från kol är den s k PFBC-tekniken (Pressurized Fluidized Bed Combustion). Förbränningen sker under tryck i en fluidiserad bädd och elenergi genereras via både en gasturbin och en ångturbin, dvs en typ av kombicykel, se figur 2. Företaget ABB håller nu på med att kommersialisera PFBC-tekniken för koleldning. Bland annat har en lcraft-värmeanläggning byggts vid Värtaverket i Stockholm med två PFBCmoduler som producerar totalt 130 MWg eleffekt och 210 MW värmeeffekt.

PFBC-tekniken är tänkbar att använda också för biobränsle. Ett utvecklingsprogram måste dock genomföras för att bland annat visa hur inmatningen av bränslet skall kunna ske och hur biobränslet beter sig vi förbränning i den fluidiserade bädden med hänsyn till bränslets densitet, flyktighet och fuktinnehåll, som är annorlunda än för kol. En stor fördel relativt kol är att ingen kalktillsats behövs för att binda svavel. Utsläppen av föroreningar bör kunna bli ungefär som för den konventionella tekniken med förbränning i panna, som beskrivits ovan.

Verkningsgraden för en biobränsleeldad PFBC-anläggning för ren elproduktion med storleksordningen 100-200 MW tillförd bränsleeffekt uppges komma att ligga på ca 40 procent med en fukthalt på ca 50 procent hos bränslet.

Nybyggnad av en komplett PFBC-anläggning i den aktuella storleken skulle lcräva en

väsentligt större investering per kWe eleffekt än vad som ovan redovisats för den

konventionella ångturbinprocessen. Eftersom ingen anläggning har byggts och visst utvecklingsarbete för processen kvarstår, är det inte möjligt att med någon större grad av säkerhet ange kostnaden för elproduktion. Om det specifika investeringsbehovet skulle vara ca 50 procent större än för ångturbinprocessen och övriga kostnader sätt som för ångturbinprocessen, skulle den totala beräknas på motsvarande elproduktionskostnaden bli i storleksordningen 70 öre/kWhe.

3.3 Förgasning vid atmosfärstryck och dieselmotor

Förgasning innebär att ett bränsles innehåll av brännbar substans omvandlas vid hög temperatur från olika former av fasta kolväten (cellulosa, lignin mm) till olika gaser (kolmonoxid (CO), koldioxid (C02), vätgas (H2), vattenånga (H20) mm). Gasblandningen kallas ofta bränngas, om avsikten är att senare förbränna gasen, och ibland syntesgas, om gasen skall användas som råvara i någon kemisk processindustri. Själva innebär att en mindre del av det ursprungliga bränslets värmevärde går förgasningen förlorat. Hur stor denna förlust blir beror på hur förgasningen genomförs och hur den bildade gasblandningen eventuellt kyls och renas efter förgasningen.

Den från termodynamisksynpunkt stora fördelen med förgasning relativt förbränning är, att större delen av biobränslets ursprungliga energi finns kvar i form av högvärdig omkemisk energi i bildade energirika gaser (främst C0 och H2). Vid förbränning vandlas den högvärdiga kemiska energin till termodynarniskt mindre värdefull värmeenergi. Från teknisk/praktisk synpunkt innebär Förgasningen att en gasturbin eller en kan användas som primär enhet för elproduktion. Gasturbindrift förbränningsmotor kräver bränngas vid högt tryck, medan motordrift kan ske med bränngas nära atrnosfärstryck.

Förgasning av biobränsle vid atmosfärstryck kan redan idag anses vara kommersiell teknik. Vid tre svenska massafabriker finns förgasare av typen CFB (cirkulerande tluidiserad bädd) för bark med användning av den producerade bränngasen som bränsle i mesaugnar. I Studsvik har man i en försöksanläggning på 2 MW termisk effekt visat att biobränsle kan forgasas och bränngasen renas tillräckligt for att en dieselmotor skall kunna drivas med hjälp av denna gas, se figur 3. En tillsats av dieselolja motsvarande minst 5 procent av den totalt tillförda bränsleeffekten behövs för motorns tändning. Även om visst utvecklingsarbete återstår, bedöms tekniken inom några år vara redo för kommersialisering för elproduktion från biobränslen.

Man kan diskutera om tekniken med atmosfärisk förgasning och dieselmotor skall räknas som storskalig elproduktionsteknik. Ingen enstaka motor torde idag byggas för än ca 10 MW. Önskar man en större elproduktion vid en sådan högre axeleffekt anläggning, måste flera dieselmotorer kopplas parallellt till en gemensam förgasare.

Verkningsgraden för förgasningsprocessen beror givetvis på dess utfonnning. Man torde för en anläggning för ren elproduktion kunna räkna med ca 90 procent verkningsgrad räknad på het gas och ca 75 procent räknad på kyld och renad bränngas. De största dieselmotorema eldade med olja eller naturgas kan nå verknings grader på 45- 50 procent. Med bränngas från en atmosfärisk biobränsleförgasare torde dock motorverkningsgraden knappast komma att nämnvärt överstiga 40 procent. Detta medför att den totala elverkningsgraden kan förväntas bli ca 30 procent eller strax

däröver. Om dieselmotoms avgaser utnyttjas för torkning av till förgasaren ingående bränsle, skulle den totala nettoelverkningsgraden kunna bli maximalt ca 35 procent räknat på tillfört bränsle. Till skillnad från den konventionella ångturbinprocessen, nås redan vid en skala ner mot ca 10 MW tillförd torde dessa verkningsgrader bränsleeffekt.

av svaveldioxid är låga, eftersom svavelinnehållet i biobränsle är lågt. Utsläppen Utsläppen av kväveoxider är normalt höga från dieselmotorer. Med förgasat biobränsle har dock utsläppen i Studsviks försöksanläggning visat sig vara låga. I en fullstor bli sannolikt mindre än 100 mg/MJ. anläggning uppges kväveoxidutsläppen

som främst identifierats i Studsviksförsöken är oförbrända De emissionsproblem Detta tros i framtiden kunna lösas med vissa motormodiñeringar och s k kolväten. oxidationskatalysator för avgasrening.

biobränsleförgasare och Nybyggnad av en komplett anläggning med atmosfárisk dieselmotor i den skala som är aktuell i föreliggande studie för ren elproduktion eleffekt än vad som ovan

skulle lcräva en väsentligt större investering per kWe

for den konventionella Eftersom ingen anläggning har redovisats ångturbinprocessen. byggts och visst utvecklingsarbete för processen kvarstår, är det inte möjligt att med för elproduktion. Om det specifika någon större grad av säkerhet ange kostnaden och investeringsbehovet skulle vara ca 50 procent större än för ångturbinprocessen sätt som för ångturbinprocessen, skulle övriga kostnader beräknas på motsvarande

den totala elproduktionskostnaden bli i storleksordningen 70 öre/kWhe.

3.4 Förgasning vid högt tryck och kombicykel

vatten/vattenånga värmeenergi i pannan Vid ångturbinprocessen upptar arbetsmediet vid en från terrnodynamisk synpunkt förhållandevis låg temperatur. I en gasturbin

högre temperatur, i intervallet 800-1300 °C, hos uppnås däremot en väsentligt av det arbetsmediet, som i detta fall utgörs av luft och avgaser från förbränning bränsle som tillförs i gasturbinens brännkammare. Därmed är en förutsättning uppfylld för att avsevärt högre verkningsgrad skall kunna uppnås. Detta kräver dock att avgaserna lämnar anläggningen vid en temperatur på högst storleksordningen 100 °C. Normalt ligger temperaturen på avgaserna direkt efter utloppet från själva

gasturbinen på 350- 550 °C.

100 °C och den I en kombicykel kyls gasturbinens avgaser till storleksordningen Pannan är i detta fall en s k utvunna värmeenergin utnyttjas i en ångturbinprocess. avgaspanna, i vilken värmeenergin överförs från de heta avgaserna till vattnet i både via en

ångturbinkretsen; I en kombicykelanläggning genereras därmed elenergi

gasturbin och via en ångturbin, se figur 4.

i världen. Bränslet Kombicykeltekniken är idag en viktig teknik för ny elproduktion för de är dock till helt övervägande del naturgas eller olja. Nettoelverkningsgraden största anläggningarna som byggs idag ligger strax över 50 procent, dvs ett tiotal procentenheter högre än för de bästa kraftverken med enbart ångturbin.

som bränsle i en måste

För att kunna använda biobränsle gasturbinbrännkammare

bränslet först förgasas. Om förgasningen sker vid högt tryck, kan den bildade brännutan mellanliggande kompression. Den gasen tillföras en gasturbins brännkammare måste först renas. Tekniken för detta är internationellt redan producerade bränngasen på väg att kommersialiseras för kol som bränsle (beteckning på engelska Integrated

Gasification with Combined Cycles,lGCC ). Biobränsle är generellt sett lättare att

enklare för biobränsle än för kol förgasa än kol. Vidare blir reningen av bränngasen beroende på det låga svavelinnehållet.

så att den under Tekniken för förgasning av biobränsle vid högt tryck har utvecklats 1990-talet kan förväntas vara kommersiell. Sydkraft kommer enligt uppgift att bygga i Värnamo. Vattenfall en liten demonstrationsanläggning med kombicykelteknik liknande teknik i en anläggning som beräknas kunna planerar också att demonstrera tas i drift 1997.

tillförd bränsleeffekt Vid stora kolförgasningsanläggningar på flera hundra MW för att få ett högt värmevärde hos bränngasen används ren syrgas för förgasningen till från förgasaren. Detta kräver dock investering i en syrgasfabrik i anslutning Kostnaderna för syrgasen, framställd via den tillgängliga

förgasningsanläggningen.

tekniken med destillation av luft, torde sannolikt inte kunna bäras av en biobränsle- MW tillförd bränsleeffekt. Biobränsleeldad anläggning på upp till något hundratal förgasning kan därför förväntas ske med hjälp av luft och inte ren syrgas. Detta ger ett lägre värmevärde hos den producerade bränngasen.

och desto Ju fuktigare tillfört bränsle desto lägre är som nämnts dess värmevärde lägre värmevärde erhålls hos den vid förgasning producerade bränngasen. Bränngas med alltför lågt värmevärde kan vara svår att bränna i en gasturbins brännkammare. kan bland annat därför kräva att fuktigt biobränsle först torkas i Biobränsleförgasare en separat torkanläggning. Normalt är biobränsletorkning en mycket energikrävande operation. Om torkningen görs i anslutning till en förgasare, finns dock möjligheter att göra torkningen energimässigt effektivare.

för en anläggning påi storleksordningen 100-200 MW Nettoelverkningsgraden tillförd bränsleeffekt med biobränsleförgasare och kombicykel torde komma att bli ca hamnar 40-45 procent om bränslets fukthalt är ca 50 procent. Var verkningsgraden inom detta intervall beror på hur anläggningen utfonnas. Vattenfall anger till och med en något högre nettoelverkningsgrad. En väsentlig faktor är om reningen av bränngasen mellan förgasare och gasturbin kan ske utan kylning av gasen eller om gasen måste kylas vid reningen, vilket minskar verkningsgraden. En gasturbin kräver att det brännkammmaren är mycket rent för att inte turbinbladen skall bränsle som tillförs av alkalimetaller som till exempel skadas. Speciellt höga krav ställs på att innehållet natrium skall vara mycket litet. Stora forsknings- och utvecklingsinsatser görs idag nationellt och internationellt för att ta fram teknik och material för s k hetgasrening av gas för att slippa kylningen av gasen. Det torde vara avsevärt lättare att genomföra hetgasrening vid förgasning av biobränsle än vid kolförgasning.

Förgasning och kombicykel torde inte komma ge utsläppsnivåer som är väsentligt annorlunda de som angavs ovan for konventionell förbränning i panna vad avser svaveldioxid, kolmonoxid och kolväten. Utsläppen av kväveoxider är mycket osäkra, beroende på att ingen bränngas av aktuellt slag ännu eldats i en gasturbinbrännkam-

mare. Det är dock fullt möjligt att komma ner till de lägsta nivåerna som angavs ovan för konventionell pannförbränning. Eventuellt behövs dock katalytisk avgasrening eller utveckling av speciella brännkammmare för att nå dithän.

Nybyggnad av en komplett anläggning med trycksatt biobränsleförgasare och kombicykel för ren elproduktion i den skala som är aktuell i föreliggande studie skulle kräva

en väsentligt större investering per kWe eleffekt än vad som ovan redovisats för den

konventionella ångturbinprocessen. Eftersom ingen anläggning har byggts och visst utvecklingsarbete för processen kvarstår, är det inte möjligt att med någon större grad av säkerhet ange kostnaden for elproduktion. Om det specifika investeringsbehovet skulle vara ca 100 procent större än för ångturbinprocessen och övriga kostnader beräknas på motsvarande sätt som för ångturbinprocessen, skulle den totala elproduk-

tionskostnaden bli i storleksordningen 80 öre/kWhe.

3.5 Förgasning vid atmosfärstryck och kombicykel

Förgasning av biobränsle vid atmosfárstryck är som nämnts redan kommersiell teknik. Det är möjligt att kyla, rena och därefter komprimera bränngasen från en atmosfärisk förgasare så att den kan användas i en gasturbin ingående i en kombicykelanläggning med ångturbin enligt föregående avsnitt, se figur 5. Såväl värmeenergin från kylningen av bränngasen som värmeenergin i avgaserna från gasturbinen kan utnyttjas i ångcykeln.

Prestanda och kostnader för en process av detta slag har helt nyligen uppskattats vid Studsvik. Resultaten tyder på att nettoelverkningsgraden kan bli nära vad som erhålls for motsvarande process med trycksatt förgasning. Utsläppsnivåema torde också kunna bli ungefär som för denna process. En stor fördel är enligt Studsviks preliminära kalkyler, att investeringsbehovet kan bli avsevärt lägre.

3.6 Hybridprocesser med biobränsle och annat bränsle

Biobränsle är som framgått ovan ett energimässigt lågvärdigt bränsle. Det är svårt att uppnå höga elverkningsgrader i processer med enbart sådant bränsle. Det är dock fullt tänkbart att kombinera biobränsle med något högvärdigt bränsle som naturgas eller gasol för att få högre elverkningsgrad i någon typ av hybridprocess.

En föreslagen hybridprocess är att elda naturgas eller gasol i en gasturbin och använda de heta avgaserna som förvärmd förbränningsluft i en biobränsleeldad panna. Pannan görs därvid som en ångpanna, i vilken ånga produceras för att driva en ångturbin. Det är således fråga om en typ av kombiprocess som kan betecknas som en kombicykel med gasturbin och tillsatseldning med biobränsle i avgaspannan, se ñgur 6.

Väsentliga fördelar med denna process är att det högvärdiga bränslet används för förbränning vid högt tryck och på en hög temperatumivå. Biobränsleeldningen sker däremot vid atmosfarstryck, vilket väsentligt förenklar processen. En annan fördel är att kväveoxidinnehållet i gasturbinavgasen med största sannolikhet minskas vid passagen genom den biobränsleeldade pannan. Nettoelverkningsgraden torde kunna bli nära den för processen med trycksatt förgasning och kombicykel. lnvesteringsbehovet

Det bör

och elproduktionskostnaden torde också bli något lägre än för denna process.

som kräver naturgas eller gasol som del dock påpekas att det är fråga om en process av bränsletillförseln.

en hybridprocess som skulle kunna tas i drift Vattenfall planerar att demonstrera under 1996.

4. Teknik som ännu befinner sig i ett tidigt utvecklingsskede.

elproduktion från biobränslen, Det finns många olika möjliga tekniker för storskalig vilka ännu enbart finns på idéstadiet eller i laboratorieskala. För samtliga teknikmål för utvecklingssträvandena att öka exempel som redovisas nedan är ett väsentligt med bibehållna eller förbättrade miljöprestanda. Ett annat viktigt elverkningsgraden mål är att minska investeringsbehovet.

De nedan diskuterade teknikerna med hetluftturbin och de nya gasturbinprocesserna som kan kommersialiseras under skulle kunna räknas in bland gruppen av tekniker 1990-talet. Orsaken till att de ändå här har hänförts till gruppen av tekniker med har tänkbar senare kommersialisering är, att förhållandevis begränsat intresse hittills visats i Sverige från tillverkare och kraftindustn för denna typ av processer.

4.1 Hetluftturbin och ångturbinprocess

eftersom bränslet förbränns Ovan har nämnts att gasturbiner kräver ett rent bränsle, Genom förbränningen förorenas luften av förbränningsdirekt i brännkammaren.

som passerar genom turbinens expansionsdelar.

produkter och bildar den avgas

indirekt I en hetluftturbin (ibland kallad indirekt eldad gasturbin) tillförs värmenergi luften, dvs utan att den heta via en värmeväxlare eller en panna till den komprimerade Fördelen med ett sådant arrangemang är att mindre rena bränslen, luften förorenas. som till exempel biobränslen, kan användas. Bränslet eldas därvid i en panna och den frigjorda värmeenergin överförs via värmeväxlarytor i pannan till luften. Luften får från turbinen sedan expandera och avge energi som i en sedvanlig gasturbin. Avgasen kan med fördel utgöra förvärmd förbränningsluft i pannan, se figur 7.

hittills inte varit föremål för speciellt En begränsning, som gjort att hetluftturbiner stort intresse, har varit att luften inte kan upphettas till mer än ca 750 °C med idag material. I de mest avancerade direkteldade gasturbinema kommersiellt tillgängliga vara i storleksordningen 1300 °C, kan, som ovan nämnts, den högsta gastemperaturen vilket hos gasturbinprocessen. En kraftig utveckling ger avsevärt högre verkningsgrad material, som skulle kunna användas i samband med hetluftturbipågår av keramiska ner. Det torde bli fullt möjligt att komma upp avsevärt över 1000 °C. Med en så hög dvs en kombiturbininloppstemperatur och med en avgaspanna och ångturbinprocess, kunna bli av samma storleksordningen som för cykel, skulle nettoelverkningsgraden En stor fördel skulle dock processen med trycksatt förgasning och kombicykel. sannolikt vara ett avsevärt lägre investeringsbehov än för den processen. Med rejäla

utvecklingsinsatser, skulle tekniken sannolikt kunna kommersialiseras redan under l990-talet.

4.2 F örgasning och nya typer av turbinprocesser.

Om biobränslet förgasas och den bildade bränngasen renas, finns ett stort antal tänkbara alternativa tekniker för att generera elenergi utöver den som beskrevs i tidigare avsnitt. Nedan presenteras några sådana varianter.

4.2.1 Gasturbin med ånginjektion

En gasturbin kan eldas med renad bränngas från en förgasare. I anslutning till gasturbinens brännkammare kan vattenånga tillföras. Denna ånga kan erhållas via en avgaspanna, där värrneenergi tas från gasturbinens avgaser, se figur 8. Genom ångtillförseln till gasturbinen ökas massflödet genom gasturbinens expansionsdel och en större effekt kan tas ut för drivning av elgeneratom. Gasturbinen kan på detta sätt sägas göra tjänst som en integrerad gas- och ångturbin. En stor fördel med en sådan ånginjektionsteknik relativt den sedvanliga kombicykeltekniken är, att investeringsbehovet minskas när ingen separat ångturbin och kondensor behövs. En nackdel är att vatten förbrukas och förloras från anläggningen i form av vattenånga i avgasen. Vattenkostnaden är dock inte någon dominerande kostnadspost.

Det finns idag ett flertal gasturbinmodeller av olika storlek som kan levereras avsedda för ånginjektion. Tekniken är dock ännu bara kommersiell för naturgas som bränsle. Något tiotal gasturbiner med ånginjektion (på engelska betecknade STIG (=STeam Injected Gas turbine)-cykel eller Cheng-cykel) finns i drift, främst i Califomien. De flesta används inom processindustrier som till exempel pappersbruk. Normalt körs gasturbinen med en låg grad av ånginjektion, vilket är en relativt vanlig teknik för att minska

kväveoxidutsläppen. Den ånga som genereras i avgaspannan efter turbinen

levereras då till en ångkrävande process, till exempel torkpartiet i en pappersmaskin. Vid de tillfällen när ånga ej behövs i processen, injiceras mer ånga i gasturbinen för att öka elproduktionen. En förutsättning för detta är givetvis att företaget får tillräckligt betalt för producerad elenergi.

Med biobränsle

med 50 procent fukthalt skulle en storskalig elproduktionsanläggning med förgasare och gasturbin med ånginjektion och s k mellankylning mellan två kompressorsteg kunna ge en nettoelverkningsgrad på maximalt drygt 40 procent. Man

skulle således med denna teknik nå verkningsgrader nära de som erhålls för en

kombicykelanläggning men utan att behöva investera i en separat ångturbin.

4.2.2 Gasturbin med evaporativ kylning av kompressorluften.

I den tidigare beslcrivna gasturbintekniken sker avgasvärmeåtervinning via en sedvanlig avgaspanna för ångproduktion, och den producerade ångan antas injiceras i gasturbinen. En alternativ teknik , som också innebär

avgasvärmeåtervinning och

tillförsel av vattenånga till gasturbinen, utgörs av följande teknik. Den heta komprimerade luften (temperatur 250-350 °C) efter gasturbinens kompressordel får passera en vattenskrubber, till exempel i fonn av ett tomt tom med spraydysor genom vilka vatten sprutas in. Luften kyls då till strax över 100 °C genom att vatten förångas.

Detta sker idealt sett adiabatiskt, dvs så att luftens totala energiinnehåll ej förändras. Luftströmmen får via en avgasvärmeväxlare återvinna värme från de heta avgaserna från gasturbinen. Luften upphettas härigenom och en mindre mängd bränsle måste tillföras i den efterföljande gasturbinbrännkammaren. Se figur 9.

Den beskrivna processen har ungefär samma principiella fördelar som en gasturbinanläggning med ånginjektion. Tekniken kan dock vara enklare och billigare att realisera och en högre elverkningsgrad torde kunna uppnås. Teoretiska beräkningar visar att nettoelverknings grader av samma storleksordning eller något högre än vid förgasning med kombicykel skulle skulle kunna uppnås, dvs över 45 procent. Inga problem med kväveoxidutsläpp förutses bland annat beroende på det stora vatteninnehållet i luften till brännkammaren.

Stora utvecklingsinsatser planeras för närvarande av en grupp stora industriföretag i Förenta staterna. Tekniken kallas där HAT-cykeln (efter Humid Air Turbine). Man avser att tillämpa tekniken i sam-band med kolförgasnin g som ett alternativ till den tidigare nämnda IGCC-processen. Investeringsbehovet hävdas bli av samma storleksordning som för konventionell ångkraftteknik trots den avsevärt högre verkningsgrad som beräknas kunna uppnås. En demonstrationsanläggning beräknas vara i drift under 1997.

HAT-cykeln kan, liksom även ånginjektionstekniken, också kombineras med en hetluftturbin i stället för en direkteldad gasturbin.

4.2.3 Nya typer av ångturbinprocesser

I ett tidigare avsnitt har nämnts att dagens ångturbinprocesser baseras på den s k Rankine-cykeln med vatten/vattenånga som arbetsmedium. Utveckling pågår av nya ångturbinprocesser med andra arbetsmedier än rent vatten. En intressant teknik utgörs av den s k Kalina-processen. I denna används en blandning av ammoniak och vatten som arbetsmedium i stället för rent vatten. Vidare är kondensom i den vanliga Rankine-cyklen utbytt mot ett absorptions/desorptionssystem.

Teoretiska beräkningar visar att en anläggning med förgasare, gasturbin och en Kalina-cykel i stället för den sedvanliga Rankinecykeln skulle ge några procentenheter högre elverkningsgrad än för motsvarande anläggning med Rankinecykel.

Världens första Kalina-process provas för närvarande i en försöksanläggning (3 MW eleffekt) i Califomien.

4.3 Direkt förbränning vid högt tryck och kombicykel

I ett tidigare avsnitt beskrevs den s k PFBC-tekniken, där bränslet förbränns i en trycksatt fluidiserad bädd med efterföljande gasturbin och ångturbin. Den tekniken utvecklas vidare genom att en del av bränslet förgasas och den bildade bränngasen används för att höja temperaturen före gasturbinen från nuvarande ca 830°C till över IOOOOC. En sådan delförgasning eller pyrolys av biobränsle för s k toppeldning före en gasturbin kan vara intressant också i samband med andra tekniker än PFBC.

Ett annat alternativ är att förbränna torkat och pulveriserat biobränsle direkt i en gasturbinbrännkammare, se figur 10. Detta har provats för många år sedan i gasturbiner med låg brännkammartemperatur. När man nu siktar på högre temperaturer, krävs en effektiv hetgasrening före gasturbinens expansionsdel. Detta är ett stort tekniskt problem i samband med alla former av direkteldade gasturbiner för fast bränsle. Problemet torde dock vara mindre i samband med biobänsle än med kol.

Problemet har kunnat lösas i samband med den ovan beskrivna PFBC-tekniken. Förbränningstemperaturen är dock därvid endast ca 850-870 0C. I mer avancerade gasturbiner krävs dock temperaturer på 1100- 1200 °C eller mer. Högeffektiv gasreningsteknik anpassad för så höga temperaturer med avskiljning av smält aska och alkalimetaller är ännu ej utvecklad.

Andra stora tekniska problem gäller inmatningen av bränslet till den trycksatta brännkammaren och hur förbränning vid så hög temperatur skall kunna ske samtidigt som kväveoxidutsläppen hålls låga.

De heta avgaserna från en direkteldad gasturbin kan på vanligt sätt för en kombianläggning ledas via en avgaspanna, där värmeenergi avges till en ångturbinprocess. Teoretiska beräkningar visar att en sådan anläggnings totala elverknings grad skulle kunna bli 45 procent eller mer.

4.4 Förgasning och bränsleceller

Tidigare har nämnts att en förgasning innebär att större delen av bränslets ursprungliga kemiska energiinnehåll omsätts till energirika gaser som kolmonoxid och vätgas. Energin i dessa gaser kan via bränsleceller omvandlas till elenergi. Verkningsgraden för en sådan process kan bli avsevärt högre än för varje process som innehåller ett vanligt förbränningssteg.

Utvecklingen av bränslecelltekniken har tagit fart under de senaste åren. Det beror huvudsakligen på att man vill nå mycket höga elverkningsgrader med naturgas som bränsle. Minst två typer av bränsleceller är dock lämpade även för förgasat biobränsle. Speciellt intressant är den s k fastoxidbränslecellen. Den kan kombineras med en kombicykel med gasturbin och ångturbin. Nettoelverkningsgraden för en sådan process baserad på fuktigt biobränsle skulle kunna ligga någonstans i intervallet 50-60 procent. Det återstår att se hur stor investering detta skulle kräva.

5 Något om teknik för kraftvärme- och mottrycksproduktion

I princip samtliga ovan beskrivna tekniker för ren elproduktion kan också användas för samtidig el- och värmeproduktion, dvs det som i kommunala sammanhang kallas kraftvärmeproduktion och i industriella sammanhang mottrycksproduktion. En förutsättning för sådan produktion är givetvis att avsättning finns för vänneenergin i form av fjärrvärme eller processånga.

När el och värme produceras samtidigt minskar processens elverknings grad medan totalverkningsgradenz) ökar väsentligt. Detta är kommersiellt fördelaktigt när prisskillnaden mellan el- och värmeenergi är liten, vilket är fallet i Sverige för närvarande. Från tennodynatnisk synpunkt är dock elenergi avsevärt mer värd än värmeenergi, vilket bland annat visar sig i elenergins mycket större praktiska användbarhet.

Förhållandet mellan producerad eleffekt och värmeeffekt för en viss process brukar är därmed en kallas processens alfavärde. När målet är att få stor andel elproduktion, process fördelaktigare ju större dess alfavärde Detta är till exempel fallet när storleken av värmeunderlaget är givet och så stor elproduktion som möjligt eftersträvas.

5.1 Dagens teknik för kraftvärme och mottryck

På motsvarande sätt som för ren elproduktion, är ångturbinprocessen den enda hittills kommersielllt tillgängliga processen för biobränslebaserad kraftvänneproduktion. Den har under hela detta århundrade tillämpats inom framförallt cellulosaindustrin och under det senaste decenniet även i biobränsleeldade kommunala kraftvärmeverk.

Dagens kommunala kraftvärmeprocesser, med en producerad eleffekt större än ca 20

MWe och goda ångdata, har nonnalt en elverkningsgrad på strax under 30 procent.

Mindre anläggningar har lägre elverkningsgrader främst beroende på billigare utform- Alfavärdet for motsvarande kraftvärmeprocesser är ca ning av ångturbinprocessen. 0.50-0.55. Totalverkningsgraden är ca 85-90 procent .

Ca 90 procent av den totala industriella mottrycksproduktionen finns inom massa- För industriella är alfavärdet mindre än för och pappersindustrin. mottrycksprocesser kommunala kraftvärme och ligger vanligen inom intervallet O.15-0.30. Elverkningsca 15-20 procent. Skillnaden relativt kommunalt kraftvärme graderna är normalt beror främst på att värmeenergin tas ut som processånga vid högre temperatur.

5.2 Framtida kraftvärmeteknik

Framtida lcraftväimeanläggningar baserade på den konventionella ångturbinprocessen kan förväntas ha något högre elverkningsgrad än dagens, om de byggs för mer avansom cerade ångdata än de som idag är ekonomiskt optimala. Samtliga tekniker, beskrevs i ett tidigare avsnitt bland teknik som kan förväntas bli kommersiellt tillgänglig för ren elproduktion under de närmaste åren, kan också användas för kraftvärmeproduktion. Följande verkningsgrader kan uppskattas for de olika teknikerna i kraftvärmetillämpningar för biobränsle med fukthalten 50 procent och med en producerad eleffekt på mer än ca 20 :

MWe

2) Med totalverkningsgraden för samtidig cl- och värmeproduktion avses kvoten mellan summan av producerad el- och värmeeffekt och den tillförda bränsleeffekten.

çlvgrkniggsgad ;Qtglvçgkningsgragl

Hybridprocess med biobränsle och annat bränsle 35-40 % 85-90 %

Totalverkningsgraden kan göras större än 90 procent via den speciella form av värmeåtervinning som kallas rökgaskondensering. En nackdel med detta från elproduktionssynpunkt är dock, att rökgaskondenseringen ger en minskad möjlig elproduktion vid given storlek på vännebehovet.

När det gäller utsläppsnivåer är det ingen principiell teknisk skillnad mellan anläggningar för produktion av enbart elenergi och kraftvärmeverk.

5.3 Framtida teknik för mottrycksproduktion

I de industriella mottrycksprocesserna är förhållandevis måttliga ångdata vanliga beroende på att till exempel cellulosaindustrin i första hand är producent av massa och papper och inte energiproducent. Biobränslepannoma används huvudsakligen för att klara försörjningen av processånga, återvinning av kemikalier (i sodapannor) samt för att kunna utnyttja värmevärdet hos den bark som måste tas om hand.

Det är åtminstone teoretiskt tänkbart att öka elverkningsgradema för motuycksprocesser inom främst cellulosaindustrin väsentligt genom att bygga anläggningar för högre ångtemperatur och högre ångtryck än idag. Även de övriga framtidsteknikema som nämnts tidigare är tänkbara att tillämpa för industriell mottrycksproduktion. Det är dock viktigt att komma ihåg de annorlunda krav på driftsäkerhet, tillgänglighet och ekonomisk avkastning som gäller för industriella tillämpningar.

Som nämndes i ett tidigare avsnitt, har Sveriges första kommersiella atmosfáriska förgasare för biobränsle byggts vid tre massafabriker. Vid ett svenskt massabruk finns också en försöksanläggning för en helt ny teknik för förgasning av svartlut. Det lignin som kokkemikaliema löst ut från veden förbränns normalt genom att den s k svartluten (kokresten) sprutas in i den s k sodapannan. Den frigjorda värmeenergin används i processen och eventuellt för mottrycksproduktion. De icke-brännbara kokkemikaliema återvinns till processen.

Svartlutsförgasning vid högt tryck och en kombiprocess med gasturbin och ångturbin skulle kunna ge en elverkningsgrad på 25-30 procent jämfört med 15-20 procent för nuvarande sodapannor. Det finns dock stora tekniska problem som måste lösas innan denna teknik kan realiseras. Bland annat måste bränngasen från förgasaren renas före gasturbinen från ett förhållandevis högt innehåll av alkalimetaller till mycket låga alkalihalter.

om teknik för i mindre skala

6 Något elproduktion

Motsvarande teknik som beskrivits för storskalig elproduktion kan också i princip användas i mindre skala. Ett problem är att kostnaderna per producerad energienhet blir höga beroende på att investeringsbehoven per kW blir stora och verkningsgraderna låga.

i stället för ångturbin kan tillämpas för att få ett lägre En teknik med kolvångmaskin för en anläggning med förbränning av biobränsle i en liten ånginvesteringsbehov måste arbeta med lägre överhettningstemperaturer och högre

panna. Ångmaskiner

tryck för avloppsångan än ångturbiner. Detta och det faktum att maskinens inre förluster är större ger en förhållandevis låg elverkningsgrad. Det lägre investeringstill ångturbiner i ett ungefärligt behovet gör att ångmaskiner är ett intressant alternativ storleksintervall från något eller några hundra kW till någon MW.

och dieselmotor har diskuterats i avsnitt Förgasning av biobränsle vid atmosfárstryck

3.3. Tekniken torde vara intressant för anläggningsstorlekar från någon MW tillförd

måste dock utvecklas innan bränsleeffekt. Ny teknik för rening av bränslegasen tekniken kan bli kommersiell.

tekniker som är av intresse i liten skala är direkteldade dieselmotorer (se Ytterligare Det återstår dock omfattande forsknings- och utvecklingsfigur ll) och gasturbiner. insatser innan någon av dessa tekniker kan bli kommersiellt tillgängliga.

7 Slutsatser

Ångkrafttekniken, som sedan mycket lång tid varit etablerad inom industri och kom-

tillgängliga tekniken för storskalig elprodukmuner, är den enda idag kommersiellt tion från biobränsle. t ex fluidiserade bäddar, ger möjlighe-

Nya pannkonsuuktioner,

ter till god förbränning kombinerad med förhållandevis låga utsläpp av föroreningar. kommer att dimensioneras för höga ångtemperaturer och ång- Nya stora ångkraftverk tryck, även om det inte torde vara ekonomiskt optimalt att gå upp till så avancerade Nettoelverkningsgraden kan bli ca ångdata som gäller i stora koleldade anläggningar. 35-40 procent.

Nybyggnad av ett komplett stort biobränsleeldat ångkraftverk för ren elproduktion

uppskattas kosta drygt 10 000 kr/kWe. Elproduktionskostnaden uppskattas till ca 55-

60 öre/kWh .

Under 1990-talet bedöms några nya tekniker bli kunna bli kommersiellt tillgängliga. bedrivs kraftfullt och med En förutsättning är dock att påbörjat utvecklingsarbete Intressanta tekniker är PFBC-teknik, och uthållighet. förgasning vid atmosfärstryck Också dieselmotor eller kombicykel samt förgasning vid högt tryck och kombicykel. hybridprocesser med biobränsle och t ex naturgas eller gasol är intressanta. För samtliga dessa tekniker bör utsläppsnivåer kunna bli ungefär samma som vid konventionell förbränning. Elverkningsgradema bedöms komma att vara av samma storleks-

ordning eller något över vad som nås med ångkrafttekniken. Nettoelverknings grader

nämnvärt över ca 45 procent baserat på fuktigt biobränsle torde knappast kunna uppnås för någon teknik.

Ingen av de under 1990-talet aktuella nya teknikerna har ännu passerat demonstrationsstadiet, och det är inte möjligt att med någon större grad av säkerhet ange investeringsbehov och elproduktionskostnad. Samtliga alternativ skulle sannolikt kräva avsevärt större investeringar än konventionell ångkraft. Baserat på mycket grova uppskattningar av investeringsbehov och en beräkning av kostnader på motsvarande sätt som för ångkrafttekniken, torde elproduktionskostnaden för de flesta av de nya teknikerna bli i storleksordningen 70-80 öre/kWh. För tekniken med atmosfärisk förgasning och kombicykel har något lägre elproduktionskostnader angivits, men dessa kostnader får anses vara mycket osäkra.

Samtliga beskrivna tekniker för ren elproduktion kan i princip också användas för samtidig el- och värmeproduktion. Medan ångkrafttekniken här kan ge maximalt ca 30 procent elverkningsgrad, kan ny teknik ge upp till 35 och i något fall 40 procent. Skillnaderna mellan dagens teknik och ny teknik är alltså väsentligt större för kraftvärme(mottrycks-)produktion än for ren elproduktion. Totalverkningsgradema torde ligga vid ca 85-90 procent för alla teknikerna.

Flera nya teknikaltemativ på idéstadiet bedöms vara mycket intressanta for vidare utveckling, eftersom de skulle kunna ge effektivare och/eller billigare anläggningar än den teknik som idag anses ligga närmare kommersialisering. Någon av dessa tekniker skulle med kraftfulla utvecklingsinsatser kunna kommersialiseras redan under 1990talet.

De diskuterade teknikidéer bygger påfallande ofta på samma grundelement som man idag planerar att utveckla, som t ex förgasning, gasturbinteknik och kombicykelteknik. Det finns därför stor anledning att gå vidare med utveckling av dessa tekniker i demonstrationsskala, även om de idag mest aktuella nya processerna blir något dyrare än ångkraftprocessen.

å a *gasren ing !

I ångpanna

fanst _

bransle vatten

luft

Figur 1. Konventionen ångturbinprocess

gasren ing än a bränngas ü trycksatt fluidiserad bädd

fast bränsle va tten

-63

luft

Figur 2. PFBC-teknik

fast bränsle é”

förgasare

bränngas . dieselmotor gasrenzng -® luft -

Figur 3. Förgasning vid atmosfärstryck och dieselmotor

ånga fast

Q

bränsle

I á ngpanna trycksatt -

förgasare 8

vatten

gasren ing

Figur 4. Förgasning vid högt tryck och kombicykel

å”

fast bränsle

ángpanna förgasare

bränngas i

gasren

Figur 5. Förgasning vid atmosfärstryck och kombicykel

naturgas/ ånga gasol gasren ing

l

® .J-

fast ángpanneáå

bränsle l | vatten luft

Figur 6. Hybridprocess med biobränsle och annat bränsle

gasrening ånga

atmosfärisk fluidiserad bädd fast bränsle

luft

\ luft

Figur 7. Hetluftturbin och ångturbinprocess

luft

F9

U

bränsle V

trycksatt V ángpanna

förgasare 8)

I å vatten

gas/“en ing e

Figur 8. Förgasning och gasturbin med ånginjektion

fast bränsle vatten

e

trycksatt kylare och förgasare rg., beakta?

gasrening

Figur 9. Förgasning och gasturbin med evaporativ kylning av kompressorluften och avgasvärmeväxling

ånga ® l gasrerwing

bränsle vatten luft

Figur 10. Direkt förbränning vid högt tryck och kombicykel

dieselmotor fast torkning bränsle förbehand/ ing, _© main/ng luft a

Figur 11. Direkt förbränning i dieselmotor

143 BILAGA 3

VISSA TEKNISKA TERHER OCH BEGREPP

I kraft- och kraftvärmesammanhang används en rad tekniska termer och begrepp. För att underlätta läsandet av betänkandet ges här förklaringar av vissa av de begrepp som används i betänkandetexten.

1. Produktionstekniker

xraftvärmeproduktion innebär samtidig produktion av el och värme. Värmen från en kraftvärmeanläggning utnyttjas vanligen i ett kommunalt fjärrvärmenät och värmebehovet styr anläggningens drifttid. Mängden el som kan produceras genom kraftvärmeproduktion begränsas därför bl a av hur mycket värme som kan avsättas i form av fjärrvärme. Kraftvärmeproduktion där ett industriellt värmeunderlag i form av mer högvärdig värme, som tex processånga, utnyttjas brukar kallas mottrycksproduktion (industriellt mottryck).

Kondensproduktion innebär att endast el produceras. Anläggningens drift styrs då av elbehovet. Samma omvandlingstekniker kan utnyttjas för såväl kondens- som kraftvärmeproduktion. En kondensanläggning ger generellt en högre elverkningsgrad än en kraftvärmeanläggning baserad på motsvarande teknik. Eftersom ingen värme från anläggningen nyttiggörs blir dock totalverkningsgraden lägre. En anläggning kan även förses med kondenssvans eller värmeavtappning vilket innebär att anläggningens drift styrs av elbehovet men att en viss del av den producerade värmen

nyttiggörs när avsättning för denna finns.

Ångcykel innebär att el produceras från ett bränsle med

hjälp av en ångturbin. Bränslet förbränns och ånga

genereras i en ångpanna. Ångan driver sedan en ângturbin.

Idag befintlig teknik för elproduktion från biobränslen i större anläggningar baseras på denna teknik. Genom förbättrade ångdata, dvs högre tryck och temperaturer, kan elverkningsgraden för ångcykeln höjas.

xombicykol är en systemprincip för elproduktion från gasformiga bränslen baserad på en kombination av en gasturbin och en ångturbin. Bränslet kan vara naturgas eller gasol men också förgasat fastbränsle (biobränsle eller kol) eller olja. Bränslegasen driver en gasturbin. De heta avgaserna från gasturbinen går därefter till en

avgaspanna där ånga genereras. Ångan i sin tur driver en

ångturbin. Kombicykeltekniken finns idag utvecklad för naturgas, olja och kol. Elgenerering med kombicykel ger hög elverkningsgrad jämfört med konventionell ångcykel.

2. verkningsgrader

Totalverkningsgraden (mm) för en energianläggning är den andel av den tillförda energin, i form av bränsle och processenergi, som utvinns i nyttig form, dvs som el eller värme. Totalverkningsgraden för konventionell teknik för kraftvärmeproduktion från biobränslen ligger i intervallet 0,85-0,90. För framtida teknik kan verkningsgraden förbättras något, upp till 0,92. Totalverkningsgraden för kondensproduktion är identisk med elverkningsgraden eftersom endast el produceras.

Elverkningsgrad (mn är den andel av tillförd energi som utvinns i form av elenergi. Elverkningsgraden för konventionella processer baserade på biobränslen är 0,25- 0,30 för kraftvärmeproduktion och 0,30-0,40 för kondensproduktion. Nya utvecklade tekniker uppskattas få avsevärt förbättrade elverkningsgrader; 0,30-0,45 för

kraftvärme och 0,40-0,50 i kondensutförande.

Pannverkningsgrad är den andel av energin som tillförs en förbränningsanläggning i form av bränsle som efter pannan återfinns som värme i hetvatten eller ånga.

3. Energi och effekt

I kraft- och kraftvärmesammanhang används i huvudsak tre mått på energimängder. Dessa är energimängden i bränslet (WN), mängden värmeenergi (Wv) och mängden elenergi (Wd). I betänkandet används enheten terawattimmar (TWh) för att ange energimängder. För att särskilja de olika energimåtten skrivs TWh bränsle, TWh värme och TWh el.

Analogt med energimängdsbegreppen används begreppen bränsleeffekt, värmeeffekt och eleffekt för att beskriva olika effektvärden. Enheten som normalt används för effekt i kraft- och kraftvärmesammanhang är megawatt (MW). De olika effektmåtten anges därför som MW bränsle, MW värme och MW el.

Statens 1991

offentliga utredningar

Kronologisk förteckning

. Flykting- och immigrationspolitiken. A. 33. Branden på Sally Albatross. Den 9-12 januari 1990. . Finansiell tillsyn. Fi. Fö.

UI-lt-UJIQU-i

. Statens roll vid främjande av export. UD. 34. HIV-smittade - ersättning för ideell skada. Ju. . Miljölagstiftningen i framtiden. M. 35. Några frågor i anslutning till en arbetsgivarperiod . Miljölagstiftningen i framtiden. Bilagedel. inom sjukpenningförsäkringen. S. Sekretariatets kartläggning och analys. M. 36. Ny kunskap och förnyelse. C. O\ . Utvärdering av SBU. Statens Beredning för Ut- 37.Räkna med miljön! Förslag till natur- och värdering av medicinsk metodik. S. miljöräkenskaper. Fi. 7. Sportslig och ekonomisk utveckling inom trav- 38.Räkna med miljön! Förslag till natur- och och galoppsporten. Fi. miljöräkenskaper. Bilagedel. Fi. 8. Beskattning av kraftföretag. Fi 39. Säkrare förare. K. 9. Lokala sjukförsäkringsregister. S. 40. Marknadsanpassade service- och stabsfunktioner - ny 10. Affärstidema. C. organisation av stödet till myndigheter och regell. Affärstidema. Bilagedel. C. ringskansli. C. 12. Ungdom och makt. C. 41. Marknadsanpassade service- och stabsfunktioner - ny 13. Spelreglema på arbetsmarknaden. A. organisation av stödet till myndigheter och rege- 14. Den regionala bil- och körkortsadministrationen. K. ringskansli. Büagedel. C. 15. Inforrnationens roll som handlingsunderlag - 42. Aborterade foster, m.m. S. styrning och ekonomi. S. 43. Den framtida länsbostadsnämnden. Bo. 16. Gemensamma regler - lagstiftning, klassifikationer 44. Examination som kvalitetskontroll i högskolan. U. och informationsteknologi. S. 45.Påföljdsfråg0r. Frigivning från anstalt. m.m. Ju. 17.Forskning och utveckling - epidemiologi, kvalitets- 46. Handikapp. Välfärd, Rättvisa. S. säkring och Spris utvecklingsprojekt. S. 47. På väg - exempel på förändringsarbeten inom 18. Informationsstruktur för hälso- och sjukvården - en verksamheter för psykiskt störda. S. utvecklingsprocess. S. 48. Bistånd genom internationella organisationer. UD. 19. Storstadens uañksystem. överenskommelser om 49. Bistånd genom internationella organisationer. trafik och miljö i Stockholms- Göteborgs- och Annex 1. Det multilaterala biståndets organisationer. Malmöregionema K. UD. 20. Kapitalkostnader inom försvaret. Nya former för 50. Bistånd genom internationella organisationer. finansiell styrning. Fö. Annex 2. Sverige och u-ländema iFN - en återblick. 21.Personregistrering inom arbetslivs-, forsknings- och UD. massmedieområdena, m.m. Ju. 5 l. Bistånd genom internationella organisationer. 22. Översyn av lagstiftningen om träñberråvara. l. Annex 3. Särstudier. UD. 23.Ett nytt BFR - By ggforskningen på 90-talet. Bo. 52. Alkoholbeskatmingen. Fi. 24. Visst går det an! Del l, 2 och 3. C. 53. Forskning och teknik för flyget. Fö. 25. Frikommunförsöket. Erfarenheter av försöken med 54. Skola - skolbarnsomsorg - en helhet. U. en friare nämndorganisation. C. 55. Sveriges nationalrapport till FNs konferens om miljö 26. Kommunala entreprenader. Vad är möjligt? En och utveckling - UNCED 1992. M. analys av rättsläget och det statliga regelverkets 56. Kompetensutveckling - en utmaning. A. roll. C. 57. Arbetslöshetsförsälqingen - finansierings- 27. Kapitalavkastningen i bytesbalansen. Tre systemet. A. expertrapporter. Fi. S8. Ett nytt turistråd. I. 28. Konkurrensen i Sverige - en kartläggning av konkur- 59. Konkurrens för ökad välfärd. Del 1. rensförhållandena i 61 branscher. Del l och 2. C. Konkurrens för ökad välfärd. Del 2. 29. Periodiska hälsoundersökningar i vissa statliga, Konkurrens för ökad välfärd. Bilagor. C. kommunala och landstingskommunala anställningar. 60. Olika men ändå lika. Om invandrarungdomari det C. mångkulturella Sverige. C. 30. Särskolan -en primärkommunal skola. U. 61. Statens bostadslcredimämnd - organisation och 3l.Statens arkivdepåer. En utvecklingsplan I:ill år 2000. dimensionering. Bo. U. 62. Vissa särskilda frågor beträffande integritets- 32. Naturvårdsverkets uppgifter och organisation. M. skyddet på ADB-området. Ju.

Statens 1991

offentliga utredningar

Systematisk förteckning

Justitiedepartementet Pa vag - exempel på förändringsarbeten inom

verksamheter för psykiskt störda. [47] Personregistrering inom arbetslivs-, forsknings- och massmedieomrädena, m.m. [21] Tillsynen över hälso- och sjukvården. [63] Ombudsman för barn och ungdom. [70] HIV-smittade - ersättning för ideell skada. [34] Krav på förändring - synpunkter från psykiskt Pâföljdsfrägor. Frigivning från anstalt, m.m. [45] störda och anhöriga. [78] Vissa särskilda fragor beträffande integritetsskyddet Stöd och samordning kring psykiskt störda på ADB-området. [62] - ett kunskapsunderlag. [88] Fastighetsleasing. [81] Rätt till bostad - om psykiskt stördas boende. [92] Historiska arrenden - förslag till friköpslag. [85]

Kommunikationsdepartementet

Utrikesdepartementet

Den regionala bil- och körkortsadrninistrationen. [14] Statens roll vid främjande av export. [3] Storstadens trafrksystem. överenskommelser om Bistånd genom internationella organisationer. [48] trafik och miljö i Stockholms- Göteborgs- och Malmö- Bistånd genom internationella organisationer. Annex l. regionerna. [19] Det multilaterala bistandets organisationer. [49] Säkrare förare [39] Bistånd genom internationella organisationer. Annex 2. Vänersjöfarten [73] Sverige och u-ländema i FN - en återblick. [50] Det framtida trafrksäkerhetsarbetet. [79] Bistånd genom internationella organisationer. Annex 3. Särsttrdier. [51]

Finansdepartementet

Krediter för utveckling. [74] Finansiell tillsyn. [2] Sportslig och ekonomisk utveckling inom trav- och

Försvarsdepartementet galoppsporten. [7]

Kapitalkostnader inom försvaret. Nya fonner för Beskattning av kraftföretag. [8] finansiell styrning. [20] Kapitalavkastningen i bytesbalansen. Branden på Sally Albatross. Den 9-12 januari 1990. [33] Tre expertrapporter. [27] Forskning och teknik för flyget. [53] Räkna med miljön! Förslag till natur- och miljö- Yrkesofñceranras pensionsålder och äldersstruktur. [87] räkenskaper. [37] Forskning och utveckling för totalförsvaret. Räkna med miljön! Förslag till natrrr- och miljö- Kartläggning och probleminventering. [91] räkenskaper. Bilagedel. [38] Alkoholbeskatmingen. [52] smuggling och tullbedrägeri. [84]

Socialdepartementet Försäkringsrörelse i förändring l. [89]

Utvärdering av SBU. Statens Beredning för Ut-värde- Konkurrensneutral energibeskattning. [90] ring av medicinsk metodik. [6]

Lokala sjukförsälaingsregister [9] Utbildningsdepartementet

-Informationens roll som handlingsunderlag - styrning Särskolan -en primärkommunal skola. [30] och ekonomi. [15]. Statens arkivdepåer. En utvecklingsplan till a: 2000. Gemensamma regler - lagstiftning, klassiñkationer och [3 ll informationsteknologi. [16]. Examination som kvalitetskontroll i högskolan. [44] Forskning och utveckling - epidemiologi, kvalitetssä- Skola - skolbarnsomsorg - en helhet. [54] kring och Spris utvecklingsprojekt. [17]. Att förvalta kulturmiljöer. [64] lnformationsstruktur för hälso- och sjukvården - en Ett samordnat vuxenstudiestöd. [65] utvecklingsprocess. [18]. Teaterns kostnadsutveckling 1975-1990 Några frågor i anslutning till en arbetsgivarperiod inom med särskilda studier av Operan, Dramaten sjukpenningförsäkringen. [35] och Riksteatern. [71] Abonerade foster, m.m. [42] En kreativ studiemiljö - högskolebiblioteket som Handikapp, Välfärd, Rättvisa. [46] pedagogisk resurs. [72]

A LLMÄNNA FÖRLAGET

BI »mn NINGARZ A1 n.HANNA l-mu ,un u. KUNIHLANSI. :0047 Snwxuxn M. T1 l : 08-7399630. l*,\\: 0X-73gq5 4x. u. IM ()R.\h\IIONSHOKIIANUI l N. MA! MIURGNUALNN 5 (vin BRUNKI m RUMORG). S|›<xn<›|

lSBN 91-38-10910-7 ISSN O375-250X