Gol kommune Dato: 2019-11-22
Oppdragsgiver: Gol kommune Oppdragsgivers kontaktperson: Elin Tangen Rådgiver: Oppdragsleder: Fagansvarlig: Andre nøkkelpersoner: Norconsult AS, Kjørboveien 22, NO-1337 Sandvika Ranveig Haukeland Paus Robert Martinez (Energi) Vilde Borgnes (Materialer) Ranveig Haukeland Paus (Kjemikalier) Hilde Isaksen J03 2019-11-22 For bruk, revidert kjemikalieberegning RHFRE AUDTEI RHFRE J02 2019-11-12 For bruk, ingen endring RHFre - RHFRE B01 2019-11-05 For kommentar fra oppdragsgiver RoMar/AliHje/Vi Bor/RHFre AliHje/RoMar/Au dtei/ml RHFre Versjon Dato Beskrivelse Utarbeidet Fagkontrollert Godkjent Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS som del av det oppdraget som dokumentet omhandler. Opphavsretten tilhører Norconsult AS. Dokumentet må bare benyttes til det formål som oppdragsavtalen beskriver, og må ikke kopieres eller gjøres tilgjengelig på annen måte eller i større utstrekning enn formålet tilsier. 2019-11-22 Side 2 av 31
Sammendrag Gol renseanlegg skal oppgraderes for å tilfredsstille sekundærrensekravet. Gol Kommune har gitt en forutsetning om å bevare og videreføre verdiene i det gamle renseanlegg fra 70- tallet, i stedet for å bygge nytt. Dette er i seg selv et klimareduserende tiltak. For å oppnå dette skal anlegget bygges på med påbygg og bygges om. Samtidig er anlegget modent for en betydelig renovering. Prosjektet har nå fått tilskudd fra Miljødirektoratet under ordningen «Klimasats støtte til klimasatsing i kommunene». Målsetningen med denne rapporten er å identifisere og kostnadsberegne gode klimatiltak for utvidelsen av eksisterende anlegg. Det er i følgende rapport gjennomført en vurdering av klimaeffekten av tiltak innenfor temaene: Energiløsninger Materialbruk Kjemikalieforbruk Følgende tiltak er vurdert som både kostnadsbesparende, sortert i synkende rekkefølge etter effekt på CO2- bespareplsen de gir: Velge fellingskjemikalie med PIX fremfor PAX, dersom dette utfra avløpsvannets sammensetning er mulig Drifts anlegget normalt med kort oppholdstid i utjevning, slambasseng og slamcontainere. Gir kun effekt etter at biogassanlegg er bygget, men da også en svært stor effekt grunnet redusert metanavdrivning Gjenvinne varme på avtrekket fra anlegget Velge tresystem i tak, og vegger i påbygg, samt epoxy-belegg på gulv God kontroll og oppfølging på kjemikalieforbruk, med on-line fosformåler Akseptere ned mot 14 grader innetemperatur i prosesshall Energioppfølgingsplan for å følge med og justere energiforbruket i drift Stille krav til energiforbruk i ytelsesgaranti Stille krav til fossilfri byggtørkning Etterspørre armering med så høy resirkuleringsgrad som mulig, minimum 97 % Minimere transportavstander ved å benytte lokale leverandører Disse tiltakene anbefales implementert i prosjektet. Kommunen må selv gjøre vurderingen om miljøtiltak som direkte er kostnadsbesparende også skal inkluderes i prosjektet. Slike tiltak, med relativt stor miljøgevinst er: Lavkarbonbetong og optimalisering av betong og dermed armeringsmengden. Dette gir en av de større CO2-besparelse. Tiltaket samlet er for øvrig assosiert med en økning i kostnader på anslagsvis 150 000kr i nåverdi. Varmepumpe på avløpet er også et tiltak med relativt stort CO2-besparende potensiale, men som gir en forventet økning i kostnader på i underkant av en halv million. Varmegjennvinning fra blåsemaskinrom gir en neglisjerbar merkostnad sammenlignet med reduksjon på CO2-avtrykket og kan anbefales. (økt kostnader på ca. 15 000 kr) Det henvises til tabell i kapittel 5 for overslag på CO2 ekvivalent reduksjon og forventet kostnad som nåverdi. 2019-11-22 Side 3 av 31
Innhold 1 Innledning 5 2 Energireduserende tiltak 6 2.1 Beskrivelse av bygg og anlegg 6 2.2 Forutsetninger og metodikk 6 2.3 Generelle tiltaksforslag 6 2.4 Tekniske tiltaksforslag 7 2.5 Metanreduserende tiltak 8 2.6 Blåsemaskiner 9 2.7 Ventilasjon 9 2.8 Pumping 10 2.9 Sentrifugering 11 2.10 Byggkonstruksjoner 11 2.11 Varmepumpe og vannbårent varmeanlegg 12 Plassering av varmepumpeanlegg 13 Ytelse 13 2.12 Driftstiltak - Redusert settpunkt for oppvarming 13 2.13 Energimåling og oppfølging 13 2.14 Solceller 14 3 Materialvalg 15 3.1 Beregningsmetodikk 15 Referansescenario 16 Utslippsfaktorer 16 3.2 Resultater 17 Betong og armering 17 Alternativsvurdering bygningsdeler 19 4 Valg av fellingskjemikalie 22 4.1 Optimalisering av kjemikalierforbruket 22 4.2 Valg av fellingskjemikalier 23 5 Oppsummering og anbefalinger 26 2019-11-22 Side 4 av 31
1 Innledning Gol avløpsrenseanlegg er foreslått ombygget og utvidet med et påbygg med nytt utjevningsmagasin og forbehandling for å imøtekomme sekundærrensekravet i forurensningsforskriften. I tillegg til påbygget omfatter prosjektet blant annet ombygging av biologisk rensetrinn i eksisterende tomme slambasseng og ettersedimentering i eksisterende forsedimenteringsbasseng. Den planlagte utvidelsen vil være med et tilbygg på ca. 255 m 2 BYA. Kontrahering av prosess,- og maskinentreprisen er pågående, og vurderingene her fokuserer derfor på tiltak det er mulig å implementere i påfølgende bygg,- og ventilasjonsentrepriser. Det er for øvrig alt lagt til grunn klimareduserende tiltak i prosess,- og maskinentreprisen ved at tilbyderne vil vurderes utfra energiforbruk, kjemikalieforbruk, og slamproduksjon som må fraktes for videre behandling, gjennom hele forventet levetid på 25 år. Det er også lagt til grunn videreføring av maskinelt utstyr som har restlevetid. Energiforbruket (elektrisitet) ved dagens anlegg er målt til 520 000 kwh/år; dette forbruket vil øke med ombyggingen av anlegget, hovedsakelig som følge av innføring av biologisk rensing med lufting, med en økning på ca. 60 000 kwh/år. Anlegget planlegges ferdigstilt i 2022. Skisse av utvidet anlegg er vist i Figur 1 (fra forprosjekt Norconsult, desember 018). Figur 1. Anlegget etter utvidelsen Prosjektet har fått tilskudd fra Miljødirektoratet under ordningen «Klimasats støtte til klimasatsing i kommunene». Målsetningen med denne rapporten er å identifisere og kostnadsberegne gode klimatiltak for dette prosjektet. Det er i det følgende utført en vurdering av klimaeffekten av tiltak innenfor temaene: Energiløsninger Materialvalg Kjemikalievalg (fellingskjemikalier) Hensikten med vurderingene er å tidlig belyse hvilke tiltak som vil være hensiktsmessige å gjennomføre for å redusere klimagassutslippene til prosjektet. Kartleggingen vil legge til rette for å ta beslutninger om konsepter/løsninger som fører til reduserte klimagassutslipp i et livsløpsperspektiv. Analyseperioden benyttet i vurderingen er 25 år da investeringene i anlegget som opprinnelig er fra 70-tallet vil ha en begrenset levetid. 2019-11-22 Side 5 av 31
2 Energireduserende tiltak 2.1 Beskrivelse av bygg og anlegg Eksisterende bygg har utvendig bredde ca. 15,4 m, gesimshøyde ca. 3,7 m og saltak med takvinkel 30 grader. Fasaden har et vindu i 1. etasje fra garderobe og tre vinduer i 2. etasje fra kontor og spise-/møterom. Bygningen har BYA på cirka 700 m² og ligger 50 m fra Hallingdalselva langs Rv 7. Dagens renseanlegg har mekanisk/kjemisk rensetrinn med flotasjon. Avløpet kommer til anlegget via 9 km kommunalt avløpsnett og 6 pumpestasjoner. Avvannet slam er fraktet til kommunalt komposteringsanlegg. Graddagskorrigert målt energiforbruk (elektrisitet) til eksisterende anlegg er: 520 000 kwh/år. Cirka halvparten av dette går til oppvarming. Det er beregnet et tilbygg på ca. 255 m² BYA. Under deler av tilbygget bygges vanntett kjeller som utjevningsbasseng. Utjevningsbassengets størrelse er 160 m². Eksisterende prosesshall skal ombygges, med bl.a. nye innvendige vegger og påstøp i betong. 2.2 Forutsetninger og metodikk Tiltak blir vurdert utfra potensialet for klimagassreduksjon (tonn CO2 ekvivalenter), livssykluskostnader og gjennomførbarhet. Miljødirektoratets eldre beregningsark benytter utslippsfaktor 0 for elektrisitet 1 til oppvarming. Her er det valgt å følge den nye norsk standarden NS 3720. Standarden sier at det skal benyttes to ulike scenarioer for beregning av klimagassutslipp for elektrisitet: utslippsfaktor for perioden 2015-2075 er angitt til 18 g CO2e/kWh for norsk forbruksmiks og 136 g CO2e /kwh for europeisk forbruksmiks (ZEN Research Center). Systemgrensen for beregninger av levert og netto energi som er brukt er definert i NS3031:2016. Vannmengden for tiltaksberegning er Qmiddel i år 2030. For lønnsomhetsberegninger er det benyttet prognose på elektrisitetspris på 1,1 kr/kwh; dette inkluderer betydelig kostnad for effektledd. Kalkulasjonsrente er 4%. Økonomisk levetid for roterende maskineri 15 år, for komponenter uten bevegelige deler 20 år, og 30 år for konstruksjoner. Investeringer i tiltakene er grovestimert, er netto av Enova-støtte. Det er ikke lagt til tillegg for administrasjon, uforutsett hendelser eller risiko. Alle kostnader er eks mva. Fokus er kun på ambisiøse tiltak, ikke designvalg som er standard praksis, som f.eks. LED-belysning. Produksjon av biogass fra slam har stor betydning for klimagassutslipp. Kontrollert utråtning og utnyttelse av biogass til energiformål betraktes som negativ utslipp av CO2. Hallingdal renovasjon starter nå en prosess for å vurdere et utråtningsanlegg. Biogassproduksjon blir derfor ikke utredet som alternativ her. Klimagassutslipp knyttet til transport i rør og lastebil er også utenfor grensesnittet. 2.3 Generelle tiltaksforslag Generelle tiltak som går på innkjøpsteknikk, er beskrevet i tabellen nedenfor. Kostnad og klimaeffekt for generelle tiltak er vanskelig å estimere, og er ikke tallfestet i oppsummeringene. 1 https://www.miljodirektoratet.no/tjenester/klimagassutslipp-kommuner/gjennomfore-klimatiltak/ 2019-11-22 Side 6 av 31
Tabell 1: Generelle tiltak ved anskaffelsen Nr G1 G2 G3 Tiltaksbeskrivelse Stille ytelsesgaranti for energibruk i kwh/m 3 renset avløpsvann og/eller kwh/kg slam. Still krav om oppfølging av disse i prøvedriftsperioden (allerede ivaretatt) Stille krav om at alle motorsystemer skal ha motorer med høyest IE energiklasse, og at alt utstyr (ventilasjonsaggregater etc.) som faller under økodesigndirektivet omegnet skal ha høyest merke >= A. Stille krav til «fossilfri byggeplass» ihht. veileder fra myndighetene; i praksis vil dette bety spesifisering av fornybare energikilder skal brukes til byggtørking istedenfor propan. Avhengig av entreprenør kan dette direkte være elektrisitet, flyttbart varmepumpeanlegg, biodiesel, eller biogass. 2.4 Tekniske tiltaksforslag Alle tekniske tiltaksforslag er oppsummert i tabellen nedenfor. Se kap. 3 for reduksjoner ifm materialvalg. Total årlig klimagassreduksjon beregnet etter norsk elektrisitet: ca. 4 tonn Total årlig klimagassreduksjon beregnet etter europeisk elektrisitet: ca. 29 tonn Tiltakene i tabellen er ikke rangert. Noen energireduserende tiltak har høy klimaeffekt, men lav nåverdi. Metanreduserende tiltak gir ingen reduserte driftskostnader. Lønnsomme energireduserende tiltak betyr at, til sammen, har hele tiltakspakken en positiv nåverdi. Flere av tiltakene er tatt med i forprosjektet, slik som varmegjenvinning på ventilasjon, men er likevel medtatt her for å belyse effekt og kost-nytte ved å stille kravet videre i anskaffelsen. Reduksjoner er beregnet for hvert tiltak separat. Bygg og varmetiltakene har avhengigheter. Hvis redusert innetemperatur er medtatt, så vil reduksjoner fra andre bygg og varmetiltak blir redusert mellom 5 til 15%. Prioritering av tiltak for videre utredning og evt. prosjektering bør foretas i møte med kommunen. Uthevet tiltak i tabellen (markert med grønn) har god klimaeffekt. Tabell 2: Tekniske tiltaksforslag, med nåverdi og CO2e - effekt Tiltak Nr. Anleggs del Investering Besparelse i energikostnader Nåverdi Energi reduksjon Utslipp Norsk miks Utslipp Europeisk miks kr kr/år kr kwh/år CO2e CO2e kg/år kg/år Økt effektivitet BM1 Blåsemaskin 100 000 5 059-44 000 4 599 83 625 Varmegjenvinning BM2 Blåsemaskin 140 000 7 260-14 000 6 600 119 898 Økt effektivitet P1 Pumper 60 000 1 100-48 000 1 000 18 136 Økt effektivitet S1 Sentrifuge 100 000 2 008-78 000 1 825 33 248 Økt isolasjon B1 Bygg 150 000 4 180-78 000 3 800 68 517 Varmegjenvinning V1 Ventilasjon 200 000 72 380 784 000 65 800 1 184 8 949 Varmepumpe V2 Varmeanlegg 2 100 000 118 420-491 000 112 200 2 020 15 259 Redusert innetemperatur V3 Varme/ ventilasjon - 24 370 421 000 26 700 Energioppfølging E1 Instrumenter 150 000 16 500 33 000 15 000 270 2 040 Sum energitiltak 3 000 000 251 276 485 000 237 524 3 795 28 672 2019-11-22 Side 7 av 31
2.5 Metanreduserende tiltak Ved opphold av avløpsvann i renseanlegget slippes noen drivhusgasser som CO2, dinitrogenoksid/lystgass (N2O) og metan (CH4) ut, ved anaerob nedbrytning av organisk materiale. Utslippet er på lavt nivå og er ufarlig for mennesker og drift. Men metan har drivhuseffekt (GWP) 25 ganger større enn CO2, derfor har små mengder betydelig større klimakonsekvenser. Videre omtales metanutslippet fra Gol RA. Biogass er rundt 60% metan (CH4), og dannes også i anlegg selv om det ikke er utråtningsanlegg. Anslagsvis 0,5 1,5 % av innkommende organisk materiale målt som KOF, blir sluppet ut som metan i renseanlegget (kg CH4/kg KOF) 2. Dette er hentet ut fra mer avanserte renseanlegg med forventet lengre oppholdstid enn Gol, men anvendes likevel som et estimat. Gol renseanlegg mottar avløp fra Nortura med forholdsvis høy temperatur og andel løst organisk materiale; dette skaper bedre forhold for utråtning, særlig i utjevningsbassenget. Det er flere steder i prosesslinjene hvor metan blir produsert i anaerobiske «lommer» i varmere perioder. Utjevningsbasseng, sedimenteringsbasseng og slamlagringsbassengene er potensielle lokasjoner hvor det dannes og slippes ut metan. Også i den biologiske reaktoren vil en andel slippes ut. Tettkapsling av fortykker og andre prosesstanker med punktavsug fører metanen bort fra anlegget. Metanen fjernes for øvrig svært vanskelig fra luft og vil ikke kunne håndteres i luktreduksjonsanlegget. For å kunne redusere utslipp av metan til omgivelsene må metanen samles opp og deretter benyttes i en turbin til å produsere elektrisitet. Det vil være for kostnadskrevende å samle,- tørke og rense gassen og deretter benytte den i en turbin på renseanlegget. Dette tiltaket er derfor ikke videre beskrevet. Det arbeides med å finne andre kostnadseffektive metoder her, hvor biologisk rensing trekkes frem som en fremtidig, men foreløpig kostbar, løsning. Bruk av mikroalger i renseprosessen er også en mulighet, hvilket ikke er aktuelt under gitte rammebetingelser på Gol. En annen aktuell, men teoretisk, mulighet er å tilbakeføre luftstrømmer med forventet høyt innhold av metan til den biologiske prosessen. Dette vil løse metan i væskestrømmen som igjen vil gi en biologisk omsetning til CO2 og vann. Aktivslam har vist seg å være effektiv til dette, men på Gol er det forutsatt en biofilmprosess med vesentlig lavere oppholdstid som forventes å gi dårligere effekt. Det mest aktuelle tiltaket for å redusere utslippet av metan er derfor å redusere oppholdstiden gjennom anlegget, spesielt i anaerobe soner, samt redusere slamalderen i det biologiske rensetrinnet. Utfra gitte rammebetingelser ved Gol RA begrenser dette seg til å normalt drifte utjevningsbassenget og slamlageret/lagrene med lave nivåer og korte oppholdstider. Dette innebærer å la fortykking og avvanning gå mer kontinuerlig, også i perioder hvor det ikke er tilsyn på anlegget, samt hyppig avhenting av slamcontainere. Ved større frihetsgrader vil valg av kompakte renseprosesser med lav oppholdstid gi utslag. Så lenge slammet sendes til kompostering videre vil disse tiltakene forøvrig ikke ha effekt i det større bildet. Å få på plass et biogassanlegg i Hallingdal vil således være et tiltak som langt overgår øvrige tiltak beskrevet her. Dette er et tema som ikke har fått fokus ved planlegging av norske anlegg pt. Det er derfor et tynt grunnlag å vurdere utfra. Men med utgangspunkt i at 1% av innkommende KOF blir omgjort til metan, som har 25- ganger større CO2e-effekt enn CO2, er årlig metanutslipp fra anlegget estimert til hele 60 tonn CO2e/år, eller 1500 tonn CO2e over 25 års levetid. Hvilket er i en helt annen liga enn øvrige tiltak omtalt. 2 Daelman et al, Methane emission during municipal wastewater treatment, Water Research, vol. 46, no. 11, pp. 3657 3670, 2012. 2019-11-22 Side 8 av 31
2.6 Blåsemaskiner Energi til lufting er den største forbrukeren av energi til prosessene i renseanlegget. Å benytte sedimentering istedenfor flotasjon er derfor et viktig prosessvalg for å redusere energi til lufting. Sekundærrensekravet medfører for øvrig behov for et biologisk rensetrinn med behov for mer lufting enn i dagens anlegg, slik at netto energibehov vil øke. Det finnes ulike former for biologisk rensing med ulikt luftebehov. Energiforbruket til drift bør derfor vektlegges ved kontrahering for å fremme energieffektive biologiske renseløsninger. Tiltak BM1: Det bør spesifiseres energieffektive blåsemaskiner, med krav om kw per m 3 /h. Type (rotary lobe, skrue, turbo etc.) og antall skal tilpasses anleggets belastningskurve og klima. Det er også viktig at blåsemaskinene fungerer effektivt ved normalbelastningen som at de kan håndtere maksbelastning flere år frem i tid. Utjevningsbasseng vil være med å bidra til dette. Anvendt elektrisk effekt til blåsemaskinparken er estimert til 7,5 kw, og et årlig forbruk på 65 000 kwh. Mesteparten (> 80%) av denne energimengden blir til spillvarme i luft til prosess, og resten til luft rundt maskinene. Prosessluft hentet fra punktavsug (ca. 1000 m 3 /h fra bioreaktorene) kan varmegjenvinnes, dette er omtalt i avsnitt om ventilasjon. Tiltak BM2: gjenvinne varme ved å installere kanaler og sirkulasjonsvifte for å hente ut varm luft fra nær blåsemaskiner og føre den til prosesshallen. Viften skal ha høyest klassifisering iht. økodesigndirektivet, og skal være tilpasset miljøet i renseanlegget. Behov for lyddemping i kanal vurderes. Noen leverandører av luftkjølte blåsemaskiner har avkastkanal med innebygd lyddemping. Dette er inkludert i forprosjektet. Blåsemaskiner sender oksygen til biobassengene og temperatur på denne luften er ikke så viktig. Uteluft er kaldere enn oppvarmet romluft, og har mer oksygen per volumenhet. Det kan være potensial for energibesparelser på både motordrift og oppvarming ved å føre uteluft istedenfor romluft til blåsemaskinens luftinntak. Bruk av romluft til blåsemaskiner gjør anlegget enklere å prosjektere og drifte, fordi variasjoner i luftmengder fra blåsemaskiner ikke vil påvirke trykkforhold i bioreaktorene og andre kapslede volumer. Dette da punktavsug også betjener andre deler av anlegget. Tiltak BM3: Styring av punktavsug etter differansetrykk og/eller signal fra blåsemaskinene. Installere spjeld i punktavsug fra bioreaktorene som regulerer iht. trykkdifferanse. Alternativet er direkte styring av punktavsug med kapasitetssignal fra blåsemaskiner. Vifte for større punkavsug har frekvensstyring og reguleres ned automatisk. Leverandør av blåsemaskiner rådføres om det er behov for spjeldregulering for minimumstemperatur på inntaksluft. Men dette er normalt mer kostnadskrevende enn gevinsten. Tiltak ikke inkludert nå. Tiltaket løses passivt ved oppbygging av anlegget. 2.7 Ventilasjon En stor energipost i norske renseanlegg er ventilasjon. Ventilasjon i renseanlegg har lang driftstid, bruker store luftmengder, betjener store volumer i prosesshaller (og fjellhaller), og har vanligvis lav grad av varmegjenvinning. Alt dette betyr mye energi til både viftedrift og til oppvarming av frisk luft. 2019-11-22 Side 9 av 31
Grunnventilasjon: Eksisterende ventilasjonsanlegg skal skiftes ut og erstattes av nytt anlegg i det nye VVSrommet i tilbygget. Nytt anlegg skal tilpasses ny prosess, men luftmengden beholdes som den er i dag for uberørte arealer. Dette gir bedre grunnventilasjonen i bygget og redusere luktbelastningen fra avkast. Prosessventilasjon: Ny ventilasjon for punktavsug fra alle lukkede prosessenheter og luktreduksjonsanlegg blir installert i tilbygget. Punktavsugene renses via luktreduksjonsanlegget. Luktreduksjon skjer ved Photox (UV) og aktivt kull. Totalt behandlet luftmengde i påbygg og nye funksjoner vil være ca. 3 350 m 3 /h, hvorav 1000 m 3 /h er fra biologisk rensetrinn. Angitte luftmengde og gjennomsnittlig temperaturdifferanse på 13 K skaper et oppvarmingsbehov på 25 kw. Deler av dette foreslås dekket med varmegjenvinning. Alle nye ventilasjonsanlegg spesifiseres med lavt trykkfall og høyeffektive motorer og aggregater som faller under økodesigndirektivet skal ha energimerke A eller høyere der hvor dette er økonomisk hensiktsmessig (administrasjonsbygg el., dette er mindre aktuelt i prosessbygget grunnet oppbygging av kanalnettet og trykktap her som følge av undertrykk i reaktorenhetene.) Flytdiagram for ventilasjon er vist i figur 10. Figur 10. Flytskjema prosessventilasjon for blåsemaskin med romluft Tiltak V1: Gjenvinne varmen i avkastluft ved å installere plateveksler (kryssveksler, epoxy-behandlet) i kanal etter luktreduksjonsanlegg. Krever at tilluftskanal for grunnventilasjon kan føres sammen med avkast. Tilluft ettervarmes med batteri (elektrisk eller vannbåren: se tiltaksforslag i senere avsnitt). Tiltak om varmegjenvinning er allerede beskrevet i forprosjektet. 2.8 Pumping Det er selvfall gjennom anlegget, men det må nå etableres en ny innløpspumpestasjon for anlegget. Pumpestasjonen skal pumpe til felles innløpskasse for forbehandlingen. Det er også behov for pumping fra utjevningsbasseng til nytt biologisk rensetrinn. Høydeforskjell mellom innløpskasse og innløpsledning er 3 m, og gjennomsnittlig tilrenning er 12 l/s. Hydraulisk flytskjema for anlegget er vist i figur 11. 2019-11-22 Side 10 av 31
Figur 11. Hydraulisk flytskjema for anlegget Tiltak P1: Sentrifugalpumper for avløpsvann spesifiseres med høyest effektivitetsklasse, inkludert krav om IE4 motorer. Nivåregulering av pumpene foreslås for jevnest mulig effektuttak. Et relativt kostbart tiltak som alt er inkludert er for øvrig innføring av utjevningsbasseng som medfører jevnere drift og dermed muligheter for å energioptimalisere maskinelt utstyr som bl.a. pumper i større grad. 2.9 Sentrifugering Det skal installeres helautomatiserte avvanningsmaskin (sentrifuge) som erstatter eksisterende avvanner. Kapasitet på maskinen er 10 m 3 /h og 500 kg TS/h; gjennomsnittlig brukstid antatt 3 timer/dag i energiberegninger. Tiltak S1: Spesifisere sentrifuge med «state of the art» energigjenvinning. F.eks. Aldec G3 modell som Alfa Laval sier har 40% lavere energibruk. Faktisk reduksjon kan forventes å være en del lavere enn dette. 2.10 Byggkonstruksjoner Kaldt klima i Gol betyr økt varmetap gjennom byggkonstruksjoner og til ventilasjonsvarme. Dimensjonerende utetemperatur er -28,5 C (vs. -20 for Oslo), årsgjennomsnitt er 2,8 C, og graddagstall er 5184, basert på 17 C innetemperatur. Bygninger i Gol bruker cirka 33 % mer varmeenergi enn Oslo, pga. lengre og kaldere fyringssesong. Antatt temperatursettpunkt for romoppvarming i anlegget er 16 C, for beregning av tiltak for byggkonstruksjoner. For konsekvensene av redusert settpunkt til 14 C se avsnitt om separat driftstiltak V1. Tiltak B1: Gjelder foreløpig kun tilbygget: se tabell nede for anbefalte ytelser for isolasjon i konstruksjoner og U-verdier for vindu. Simulering utført i Simien-verktøy viser totalt varmetapstall på 0,49 W/m²K. Årlig levert energibehov kun til romoppvarming er beregnet til å være nesten 5000 kwh. Varmebehov til ventilasjonsluft kommer i tillegg. Økt etterisolering under tak i eksisterende bygg (ekstra 200 mm) er anbefalt, men er ikke medtatt her. Tabell 3: Anbefalt isolasjon i nybygg Element Enhet Verdi Tiltak - isolasjon 2019-11-22 Side 11 av 31
Vegg W/m 2 K 0,17 250 mm mineralull Gulv W/m 2 K 0,10 150 mm XPS under dekk. Tak W/m 2 K 0,13 300 mm mineralull Vinduer/dører W/m 2 K 0,80 3-lags glass i isolerende karm. Superisolerte dører Infiltrasjon 1/h 1,0 Kontinuerlige damp- og vindsperre; tetting av alle perforeringer i klimaskall. God tetting rundt kapslede prosesser. 2.11 Varmepumpe og vannbårent varmeanlegg TEK17 (byggteknisk forskrift) krever at bygninger med over 1 000 m² oppvarmet BRA skal ha energifleksible varmesystemer og tilrettelegges for bruk av lavtemperatur varmeløsninger. I praksis betyr dette vannbåren oppvarming. For tilbygget er oppvarmet areal litt over 300 m². Eksisterende del har oppvarmet areal på 700 m², ekskludert containerbygg. Til sammen er oppvarmet BRA cirka 1000 m². Prosjektet er derfor på grensen for installasjon av vannbåren varme som «vanlig praksis». Forprosjektet har lagt opp til oppvarming av tilbygget med elektriske aerotempere, og elektriske varmebatterier. Vannbåren oppvarming er generelt et bra tiltak for både miljø og økonomi, fordi det tillater bruk av vann-vann varmepumpe med lavt energibruk. Renseanlegget ligger utenfor området med fjernvarmenett. Varmepumpe er brukt i flere andre anlegg i landet for å hente ut restvarmen i renset avløpsvann. Besparelser er basert på energimodellen som viser totalt varmebehov på 185 000 kwh/år inkludert tilbygg. Varmepumpeanlegg dimensjoneres for å dekke 40% av effektbehovet til hele renseanlegget; hele effektbehov er beregnet på 100 kw varme, så varmepumpe dimensjoneres her for cirka 40 kw. Resten av effektbehov dekkes av elkjel til spiss/reservelast. Kostnadsestimat for dette tiltaket inkluderer komplett vannbårent anlegg: Enova-støtte for tiltaket på mellom 70 000-100 000 kr er inkludert. Grunnlast for varmebehov i eksisterende bygg foreslås dekket med tilluft fra de nye vannbårne ventilasjonsbatteriene. Eksisterende direkte el-oppvarming beholdes kun til spisslast. Noe reduserte investeringskostnader er medregnet på distribusjon for elektrisitet til og inne i bygget. Hvis temperatur og energimålinger viser lavere ytelse enn forventet fra avløpsvann, så kan anlegget suppleres med en 250 m energibrønn, estimert merkostnad på 150 000 kr. Energibrønner nær elven i Gol sentrum er 5-8 m til fast fjell; avstander > 15 m har høyere kostnader pga. lengre foringsrør gjennom løsmasse. Disse kostnadene for energibrønn er ikke medtatt i lønnsomhetsberegningene og oppsummeringen. Tiltak V2: Installere varmeveksler (28 kw) for renset avløpsvann. Aktuelle rørvekslere er Huber RoWin. Plateveksler i rustfritt stål er billigere og mer kompakte, men mangler mekanismer for rensing av varmeflater. Nyere og «free flow» platevekslere med design for lett forurensede medier kan være aktuelle; kontakt Mikael Eklund i Alfa Laval mikael.eklund@alfalaval.com for detaljer. Varmen sendes til varmepumpe for temperaturheving og bruk i ventilasjonsbatterier, noen aerotempere, radiatorer og til coil i akkumulatortank for tappevannsforvarming. Ventilasjon for hele renseanlegget skal byttes ut ifm. dette prosjektet, så man kan benytte anledningen til å spesifisere vannbårne ventilasjonsbatterier, i tillegg til gjenvinningsbatteri som beskrevet i annet tiltak. Forprosjektet har foreløpig lagt opp til oppvarming av tilbygget med elektriske aerotempere. Det anbefales vannbåren aerotempere hvor det er korte og enkle føringsveier. 2019-11-22 Side 12 av 31
Varmepumpe spesifiseres med kuldemedie med lav GWP < 10. Det anbefales at anlegget tilrettelegges for supplering med 1 energibrønn utomhus, dybde 280 m, i tilfelle avløpsmengde og avløpstemperatur er lavere enn forventet. Plassering av varmepumpeanlegg Valg av vannbårent varmeanlegg innebære økt plassbehov. Minimum 15 m² gulvareal må settes av varmeanlegg: varmepumpe, akkumulatortank og elkjel. Det er lite plass igjen i nytt VVS rom på 74 m². Dette bør evt. plasseres i nærheten av utløpet. Ytelse Varmepumpeanlegg bør ha sesongvirkningsgrad > 2,5 og energidekning fra varmepumpe på > 85%. Lav mengdeflyt i de kaldeste månedene, sammen med lav temperatur i avløpsvann (< 5 C ) er kjente utfordringer fra andre renseanlegg med varmepumpe. Disse utfordringene vil redusere dekningsgrad og lønnsomhet på tiltaket. Døgnmiddel mengdeflyt (Qmiddel) i år 2025 er cirka 43 m 3 /h. (12 liter/s). Laveste mengdeflyt om natten er mellom 2 til 2,5 liter/s Spesielle forhold ved Gol renseanlegg kan hjelpe å begrense risiko for lav ytelse fra varmepumpe: - Generelt lite fremmedvann til anlegget, med unntak av i snøsmelteperioden april-mai: betyr høyere avløpstemperaturer - Generelt få timer med lav tilrenning - Nytt utjevningsbasseng kan driftes slik at belastningen blir jevn og det opprettholdes et minimum tilrenning om natten Det bør for øvrig nevnes at det foreligger en rekke anlegg hvor varmegjenvinning på utløpsvannet gir mindre avkastning eller større driftsproblemer enn forventet. Det er ulike årsaker til dette. 2.12 Driftstiltak - Redusert settpunkt for oppvarming Typisk settpunkt for oppvarming i renseanlegg er mellom 16 C til 18 C. Økt settpunkt betyr økt varmetap i fyringssesongen. Redusert settpunkt sparer energi til oppvarming og redusere faren for kondens og tilhørende problemer med korrosjon. Tiltak D1: Redusert settpunkt for romoppvarming og tilluft i alle ventilasjonsaggregater fra 16 C til 14 C. Oppvarmingsanlegg og ventilasjonsbatterier bør dimensjoneres for minimum 16 C for å ha nok reserve på den dimensjonerende dagen, og for evt. å øke innetemperatur ved behov f.eks perioder med lengre opphold. Dette tiltaket reduserer årlig varmebehov med cirka 15%. Hvis medtatt, så vil andre varmetiltak ha noe redusert reduksjonspotensial, i tilsvarende størrelsen. 2.13 Energimåling og oppfølging Dagens PLS og SRO-anlegg er byttet ut i de seneste årene, og fremstår som nytt. Revidert flytskjema og funksjonsbeskrivelse blir utarbeidet i prosjektet. Det anbefales formålsdelt energimåling slik at driftspersonalet og ledelse kan følge opp energi- og klimatiltak. Generelt 2-5 % reduksjon i energibruk kan forventes ved økt synlighet av forbruk og jevn oppfølging. 2019-11-22 Side 13 av 31
Tiltak: E1 Installere elektriske energimålere (strømmålere) på energikrevende utstyr; blåsemaskinene, sentrifuge, elkjel. I noen tilfeller kan forbruk hentes ut fra utstyrets eget kommunikasjonsport. Installere termisk energimåler på varmepumpe, hovedstokk og kursene til batterier og romoppvarming, aerotempere. Måledata fra energimålere integreres i PLS/SRO anlegg hvis mulig; hvis ikke kan EOS programvare anskaffes, eller målere kan avleses manuelt og data føres inn i regneark. Det bør innføres rutiner for energiledelse for driftsteamet og ledelse, iht. rutinene i NS-EN ISO 50001. Kommunen bør definere målsetninger for energi og klima, definere ansvar for oppfølging av disse, sette opp møteprogram for faste energimøter, og rutiner for kalibrering og vedlikehold av energimålere. 2.14 Solceller Inkludert tilbygg vil anlegget ha sørvendt (190 grader) saltak på 260 m², med takvinkel 30 C. Dette er et bra utgangspunkt for installasjon av solcellepaneler. Produksjonspotensial blir cirka 35 000 kwh/år. Anlegget er på den andre side i en elvedal og i skygge av fjellene på sørsiden hvilket vil redusere solproduksjonen. Selv om priser på solceller har blitt redusert de siste årene, er det fortsatt lang tilbakebetalingstid på investeringen (12-17 år). Tilbakebetaling på klimagass fra produksjon av modulene blir mellom 6-10 år. Tiltak er derfor ikke anbefalt her. 2019-11-22 Side 14 av 31
3 Materialvalg I Energi- og klimaplan Gol kommune (2018-2021) er bruk av energieffektive og klimavennlige materialer i nybygg trukket fram som et samfunnsrettet tiltak i kommunen. Det er videre sett på muligheter for å benytte materialer med lavt klimagassutslipp i et livsløpsperspektiv for tilbygget til Gol renseanlegg. Videre er kostnadsmessige konsekvenser ifm. tiltakene gjort rede for. For en nybygget produksjonshall med bæresystem i betong, og med materialbruk som tilsvarer dagens byggepraksis, er betong og armering de desidert største enkeltkildene til utslipp på materialsiden. Disse to materialtypene vil typisk utgjøre så mye som 75 % av klimagassutslippene fra produksjon av materialer 3. Mulighetene for å ta i bruk materialer med lavere klimagassutslipp er for prosjektet begrenset både av estetiske og funksjonelle krav. Tilbygget skal ha samme estetiske utseende som det eksisterende bygget og mulighetsrommet for å bygge i noe annet enn betong er begrenset pga. funksjonelle krav til vanntette konstruksjoner. På bakgrunn av dette er det i hovedsak fokusert på muligheten for å redusere klimagassutslipp fra betongkonstruksjonene i bygget. Mulige tiltak her er å benytte lavkarbonbetong klasse A, samt armering med høy resirkuleringsgrad. I lavkarbon betong er en del av sementen erstattet med flygeaske. Dette påvirker varmeutviklingen i betongen slik at den ikke får like høye temperaturer under herding som vanlig betong. Dette er en fordel ved tykke betongstøp der differansen mellom indre- og overflatetemperaturen til betongen blir stor. I tillegg er lavkarbon betong med på å redusere faren for opprissing i tidligfase for store tykke støp. Ellers er betongen ulik å jobbe med. Andelen flygeaske bestemmer klassen til betongen (lavkarbon klasse A, B eller C). Ved støp i kontakt med avløpsvann må fortsatt største krav til bestandighetsklasse og overdekning benyttes. Videre er det, for bygningsdelene takkonstruksjon, innervegger, yttervegger og gulvbelegg, utført en alternativsvurdering der ulike konstruksjoner/materialer er vurdert opp mot hverandre mht. klimagassutslipp. Arealene benyttet i vurderingen er basert på faktiske arealer der det er flere muligheter til materialvalg. 3.1 Beregningsmetodikk Klimagassberegningen beskriver materialenes påvirkninger på klimaendringer der effekten måles i utslipp av drivhusgasser (tonn CO2e). Vurderingen tar for seg klimagassutslipp knyttet til følgende livsløpsstadier: produksjon av materialer transport til byggeplass konsekvenser etter endt livsløp I alternativsvurderingen er det i tillegg inkludert klimagassutslipp ifm. konstruksjon (kapp og svinn) og utskiftning av materialer ila. analyseperioden (25 år). Sistnevnte er kun aktuelt for materialer med kortere levetid enn 25 år. Verktøyet One Click LCA fra Bionova er benyttet for å gjennomføre beregningene. One Click LCA er et bransjestandardverktøy for klimagassberegninger i Norge og inneholder verifiserte globale og lokale databaser for miljødata. Mengder for ulike materialer som skal benyttes i prosjektet er hentet fra mengder fra forprosjektet 2018 og oppdatert med noen endrede løsninger utført våren 2019. Vedlegg 1 viser mengdene lagt til grunn for beregningene. Når det kommer til utslipp fra transport for betong og armering, er det lagt til grunn prosjektspesifikke transportavstander. For alternativsvurderingen er transportavstandene basert på konservative 3 Beregnet vha. Carbon Designer, One Click LCA (Bionova) med bygningskategori produksjonshall 2019-11-22 Side 15 av 31
transportscenarioer fra One Click LCA og varierer fra 70 til 180 km, avhengig av materiale. Alle transportberegninger ekskluderer returetappene og infrastruktur for transport. Utslipp I forbindelse med rivning, transport av avfall, avfallsbehandling og avhending er basert på innebygde scenarioer i One Click LCA som representerer typiske prosedyrer for ulike materialtyper i samsvar med kravene i EN 15804+A1. For estimering av investeringskostnader for konstruksjonene i alternativsvurderingen er ISY Calcus benyttet som beregningsverktøy. Prisregisteret i verktøyet baserer seg på tall fra Norsk Prisbok 2018. Referansescenario For reduksjon av utslipp er det benyttet et referansescenario der det ikke settes særskilte miljøkrav til lavkarbonbetong og resirkuleringsgrad for armering. I referansescenarioet er det lagt til grunn lavkarbon klasse B og 90 % resirkuleringsgrad for armering. Dette er ment å gjenspeile dagens byggepraksis 4. For transportavstander er det lagt til grunn 170 km fra fabrikk til byggeplass (basert på avstand Oslo Gol). I tillegg er det, basert på kostnadsestimatet, benyttet 150 kg armering per m 3 betong. Utslippsfaktorer Utslippsfaktorene benyttet for beregning av klimagassutslipp for betong og armering er beskrevet i Tabellen nedenfor. Faktorene for de sammensatte materialene er presentert i vedlegg 2. Tabell 4. Utslippsfaktorer fordelt på livsløpsstadium Materiale Utslippsfaktor (kg CO 2e/m 3 for betong og /kg for armering) Produksjon av materialer Transport til byggeplass Endt livsløp Totalt Betong B35 Lavkarbon klasse B 270 0,3 27 297 Lavkarbon klasse A 210 0,3 27 237 Betong B45 Lavkarbon klasse B 310 0,3 27 337 Lavkarbon klasse A 240 0,3 27 267 Armering 90 % resirkulert 0,62 0,00004 0,008 0,63 97 % resirkulert 0,45 0,00004 0,008 0,46 4 Betongklasse lavkarbon klasse B og 90 % resirkulert armering ligger inne som referanse i One Click LCA. Betongklasse er i tillegg bekreftet av lokale leverandører. 2019-11-22 Side 16 av 31
3.2 Resultater Betong og armering Referansescenario De totale klimagassutslippene forbundet med betong og armering for livsløpet er 165 tonn CO2e. Blant bygningsdelene er det betongveggene som utgjør den største kilden til disse utslippene, se Figur 2. Tonn CO 2 e 80 60 40 20 0 Klimagassutslipp fordelt på bygningsdel Betong Armering Figur 2. Klimagassutslipp (tonn CO2e) fra betong og armering fordelt på bygningsdel Når det kommer til utslipp fordelt på livsløpsstadium er det produksjon av materialene som utgjør den største driveren til utslipp, med hele 82 % av utslippene. Figur 3 viser utslipp fra betong og armering fordelt på livsløpsstadium. Klimagassutslipp fordelt på stadium Tonn CO 2 e 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Produksjon av materialer Transport Endt livsløp Betong Armering Figur 3. Klimagassutslipp (tonn CO2e) fra betong og armering fordelt på livsløpsstadium 2019-11-22 Side 17 av 31
Mulighet for utslippsreduksjon Mulighet for å kutte klimagassutslippene fra betong og armering er vurdert utfra å benytte lavkarbon betong klasse A, en høyere andel resirkulert armering, kortere transportavstander, samt en total reduksjon i mengde betong. Det sistnevnte tilfellet er ment å gjenspeile en situasjon der betongkonstruksjonene optimaliseres mht. mengde, noe som medfører en reduksjon også i mengde armering. Figur 4 viser prosentvis reduksjon i totalutslipp fra betong og armering for hvert av tiltakene isolert sett. Det fremkommer av figuren at å benytte lavkarbon klasse A er det mest effektive tiltaket. Dette tiltaket alene fører til 14 % reduksjon i totale klimagassutslipp fra betong og armering. Figur 4. Prosentvis reduksjon i utslipp fra betong og armering sammenlignet med referansescenario Dersom mengde betong (og dermed også armering) reduseres med 10 %, samtidig som det benyttes lavkarbon klasse A vil det oppnås en total utslippsreduksjon på 37 tonn CO2e. Kostnadsmessige konsekvenser Lavkarbon betong klasse A er antatt å ha en ekstra investeringskostnad på ca. 50 kr/m 3 sammenlignet med lavkarbon klasse B (referanse) 5. Den ekstra kostnaden er tilknyttet stor usikkerhet, spesielt dersom lokale leverandører skal benyttes da det foreløpig ikke er standard at lavkarbon klasse A etterspørres utenom byene i Norge. De ekstra kostnadene avhenger dermed av om det må investeres i ekstra siloer for å kunne produsere betongen, samt hva merkostnadene blir ifm. oppfølging, utarbeiding av EPDer osv 6. For det optimaliserte scenarioet vil det likevel være en total reduksjon i investeringskostnad på 9 %, grunnet reduksjonen i mengde betong og armering, se Figur 5. 5 Basert på tall oppgitt fra Betong Øst. 6 Basert på samtaler med Hallingdal Betong og Ryfoss Betong. 2019-11-22 Side 18 av 31
Klimagassutslipp og kostnader Tonn CO 2 e 180 160 140 120 100 80 60 40 20 1 600 000 1 400 000 1 200 000 1 000 000 800 000 600 000 400 000 200 000 kr 0 Referanse Optimalisert Investeringskostnad kr 1 499 833 kr 1 365 965 Klimagassutslipp 165 128 0 Investeringskostnad Klimagassutslipp Figur 5. Klimagassutslipp (tonn CO2e) for referansebygg og optimalisert scenario Alternativsvurdering bygningsdeler Det er også utført en alternativsvurdering av ulike konstruksjoner/materialer mht. klimagassutslipp. Følgende bygningsdeler er vurdert: Takkonstruksjon (ca. 250 m 2 ) Innvendige vegger (ca. 180 m 2 ) Yttervegger over terreng (ca. 140 m 2 ) Gulvbelegg (ca. 400 m 2 ) I Vedlegg 3 er oppbygningen av bygningsdelene som ligger til grunn for utregningen presentert. Klimagassutslippene baseres på sammensatte utslippsfaktorer fra One Click LCA. For gulvbelegg er det to mulige produktvarianter som anses som aktuelle, harpiks av epoxy eller polyurea. For å vurdere disse opp mot hverandre er det benyttet spesifikke EPDer for produkter med tilsvarende kjemisk sammensetning og produksjon. Figur 6 til Figur 9 viser resultatene fra alternativsvurderingen. Som det kommer frem av figurene er tretaksystem som er det mest hensiktsmessige takkonstruksjonen når det kommer til klimagassutslipp. For både innervegger og yttervegger er det bindingsverksvegg med trestender som kommer best ut. Når det kommer til gulvoverflater har epoxy lavere utslipp enn polyuretan/smp. Dersom alternativet tilknyttet størst utslipp benyttes for alle fire bygningsdelene vil totalutslippene fra disse være 71,1 tonn CO2e. Hvis materialet tilknyttet lavest klimagassutslipp derimot velges for alle bygningsdelene blir utslippene kun 19,8 tonn CO2e. Her er det altså mulig å redusere klimagassutslippene med 72 %. 2019-11-22 Side 19 av 31
Takkonstruksjon Innervegger tonn CO2e 30 25 20 15 10 5 0 tonn CO2e 30 25 20 15 10 5 0 Figur 6. Klimagassutslipp (tonn CO 2e) takkonstruksjon (250 m 2 ) Figur 7. Klimagassutslipp (tonn CO 2e) innervegger (180 m 2 ) Yttervegger Gulvbelegg tonn CO2e 30 25 20 15 10 5 0 tonn CO2e 30 25 20 15 10 5 0 Epoxy Polyuretan/SMP Figur 8. Klimagassutslipp (tonn CO 2e) yttervegger (180 m 2 ) Figur 9. Klimagassutslipp (tonn CO 2e) gulvbelegg (400 m 2 ) Kostnadsmessige konsekvenser Når det kommer til kostnader, er alternativet tilknyttet hhv. mest og minst klimagassutslipp sammenlignet med hensyn til investeringskostnader vha. beregningsverktøyet ISY Calcus basert på Norsk Prisbok 2018. For gulvbelegg er det antatt en investeringskostnad på ca. 450 kr/m 2 for epoxy og 800 kr/m 2 for polyuretan/smp. Figur 10 viser investerings-/prosjektkostnaden for alternativene. Som det kommer frem av 2019-11-22 Side 20 av 31
vurderingen, er alternativet med lavest klimagassutslipp også det mest kostnadseffektive for samtlige av de vurderte konstruksjonene. Alle tiltakene er derfor forventet å være kostnadseffektive, og kan dermed anbefales. Investeringskostnad 400 000 350 000 300 000 250 000 200 000 150 000 100 000 50 000 0 Kompakttak betong Tretaksystem Lecablokkvegg Bindingsverk trestender kr Betongvegg Bindingsverk trestender Epoxy Polyuretan/SMP Takkonstruksjon (250 m2) Innervegger (180 m2) Yttervegger (180 m2) Gulvbelegg (400 m2) Figur 10. Investerings-/prosjektkostnad (kr) for alternative konstruksjoner 2019-11-22 Side 21 av 31
4 Valg av fellingskjemikalie Fellingskjemikalier benyttes i avløpsrenseanlegg hovedsakelig for å oppnå fjerning av løst fosfor, men reduserer samtidig avskillingstrinnets størrelse da suspendert stoff som er utfelt danner større partikler som lettere tas ut av vannfasen. Ved kjemisk felling for fosforreduksjon benyttes generelt jernklorid eller aluminiumklorid. Aluminiumklorid er mest benyttet som følge av enklere/sikrere håndtering for drift og at dette ofte er førstevalget utfra avløpets kjemiske sammensetning. Dernest er jernklorid et mye benyttet alternativ. Enkelte anlegg har hatt stor suksess med å kombinere jernklorid og aluminiumklorid. Kalk brukes også enkelte steder, men i mindre grad som følge av behov for betydelig større mengder, betydelig økt slamproduksjon, samt støvproblematikk etc. 4.1 Optimalisering av kjemikalieforbruket Dagens forbruk og CO 2-belastning Det er et betydelig forbruk av fellingskjemikalier på anlegg med så strengt fosforkrav, og Gol RA bruker 190 tonn jernklorid/år (2018). Dette tilsvarer et karbonavtrykk på rundt 7,5 tonn CO2e/år. Dette er også et svært høyt spesifikt forbruk. Men utfra det strenge rensekravet og at det er et eldre anlegg med begrenset mulighet for å optimalisere fellingsprosessen, samt med industripåslipp er en slik dosering ikke uventet. Her bør det imidlertid være mulig med en betydelig besparelse både økonomisk og utslippsmessig ved smartere utforming, styring og drift av fellingen. Tiltak for å redusere kjemikalieforbruket Riktig fellingsdose er svært viktig for en god og økonomisk drift. For lave doser gir ikke tilfredsstillende renseeffekt, mens for høye doser verken er økonomisk eller optimalt for prosessen da dette kan medføre restabilisering av flokkene med påfølgende redusert seperasjonsevne. Utfra regneeksempelet vist i kapittel 4.2 kan det oppnås en betydelig reduksjon av dagens forbruk i nyere anlegg med god kontroll på mengder og ph til felling. Det er for øvrig forventet svært varierende fosforkonsentrasjon i tilførselen grunnet Nortura. Dette kan gjøre det krevende å finne riktig styring utfra mengde og ph, slik at en styring med generell overdosering i realiteten kan bli den enkleste løsningen. Riktig bruk av utjevningsbassenget vil her bidra med jevnere fosforbelastning til anlegget og dermed lettere optimalisering, men er antagelig ikke tilstrekkelig for optimalisert fellingsdosering. Doseringen må kunne justeres etter innløpsvannets kvalitet og mengde på en effektiv måte. For å oppnå dette er et digitalt system med online-målinger knyttet til doseringen viktig. Normalt i nye norske anlegg er dette ivaretatt med mengdemåler og ph-måler i fellingsprosessen. Krav til dette er ivaretatt i konkurransegrunnlaget. Videre er det inkludert turbiditetsmåler på renset vann som en overvåking av renseresultatet. For høy turbiditet i utløpsvannet innebærer dårlig fellings- og avskillingsresultat og forteller at det må gjøres endringer i doseringen. Det er også tilgjengelig kommersielt tilgjengelig programvare/support for optimalisering av fellingskjemikaliedosering. Dette innebærer installasjon av en rekke online instrumenter samt programvare for styring av doseringen. Vi har relativt begrenset erfaring med denne programvaren og erfaringer viser at den kan gi gode resultater og betydelige besparelser (RA-2 på Strømmen), eller begrenset besparelse og nytte (Solumstrand RA i Drammen). 2019-11-22 Side 22 av 31
Oppfølging av kjemikalieforbruket vil i første omgang gjøres av totalentreprenør for vannbehandlingsprosessene som har en prosessgaranti som skal overholdes. I neste omgang vil ansvaret ligge på driftspersonalet. Som hjelpemiddel for å kunne følge opp og optimalisere kjemikalieforbruket bør følgende ivaretas: Online ph-måling i fellingsprosessen (inkl. i M1) Online turbiditetsmåling for renset avløpsvann (inkl. i M1) Tilstrekkelige innstillingsparametre i styresystemet for tilpasning av kjemikalieforbruket, inkl. o Innstillbart setpunkt for mengdeproporsjonal dosering o Valg for ph-overstyring av setpunkt o Innstillbart setpunkt for overstyring av ph o Mulighet for å automatisk variere setpunkter ved ulike vannmengder (separate setpunkter ved ulike intervaller) o Setpunkter for hyppighet av doseringsjustering Når det gjelder innstillinger i styresystemet, er ikke dette spesifikt beskrevet for entreprise M1, men vil følges opp som en del av vurdering av prosjekteringsgrunnlaget når dette foreligger. Videre kan systemet raffineres med installasjon av ytterligere instrumentering, eksempelvis: Turbiditetsmåler utløp biologi/innløp kjemisk felling Ledningsevnemåler utløp biologi/innløp kjemisk felling Orthofosfatmåler utløp biologi/innløp kjemisk felling Orthofosfatmåler utløp renset avløpsvann Programvare som beskrevet over Det er ikke umiddelbart gitt hvordan bruk av de enkelte målerne og i kombinasjon vil kunne redusere kjemikalieforbruket. Derimot vil man ikke få kartlagt reelt kjemikalieforbruk før anlegget er satt i drift, og hvordan renseresultater varierer med ulikt kjemikalieforbruk. Vi ser det som naturlig at supplering med ytterligere instrumentering vurderes etter at anlegget er satt i drift og man har bedre oversikt over situasjonen. For å oppnå rensekravet og optimal felling er det videre viktig å følge med på analyseverdiene og evaluere underveis igjennom året. Dette kan også benyttes for å oppdage og utbedre feil og planlegge for fremtiden. Det er derfor viktig å ha et godt og stabilt prøvetakingssystem på anlegget. Garantert kjemikalieforbruk bør inngå som et evalueringskriterier i kontrahering av entreprenør for å oppfordre til godt oppbygget system med gode muligheter for kontroll. Dette er ivaretatt. 4.2 Valg av fellingskjemikalier Valg av kjemikalie bør også vurderes, da ulike kjemikalier har ulikt avtrykk. Med økt fokus på bærekraft har det derfor av betydning å vurdere de ulike fellingskjemikalienes miljøavtrykk både ved produksjon og som del av et sluttprodukt. Videre vurderes de to mest anvendte kjemikaliene; aluminiumklorid (PAX) hvor tre-verdi aluminium (Al 3+ ) gir utfelling, mot Jernklorid (PIX) hvor to-verdi jern (Fe 2+ ) gir utfelling. Det finnes også ulike undervarianter av PIX med noe ulikt fotavtrykk og egenskaper. Kemira er den største produsenten og leverandøren av fellingskjemikalier til avløpsindustrien i Norge. Kemira oppgir selv sin CO2 belastning av de to mest brukte fellingskjemikaliene PIX-318 (Fe 2+ ) og PAX-18 (Al 3+ ) i tabell 5 [1]. 2019-11-22 Side 23 av 31
Tabell 5. CO2e ved produksjon og transport av de mest anvendte fellingskjemikaliene, Fra tabellen er det klart at det er over ti ganger høyere CO2 belastning ved produksjon av aluminiumklorid (PAX-18) sammenlignet med jernklorid (PIX-318). Det er begrenset med produsenter av fellingskjemikalier til vann. Kemira og Dankalk er begge ISO sertifiserte. CO2e-avtrykk som følge av transport fra produksjonssted til lager er krevende å vurdere på dette stadiet og neglisjert. Doseringen av de forskjellige kjemikaliene er også ulike og må inngå i sammenligningen. Tilrenning og ph vil være styrende for mengden som tilsettes for begge kjemikaliene. Gjennomsnittlig avløpsvann inn på Gol renseanlegg vil i 2030 være 46 m 3 /h. Estimat for forventet kjemikaliebruk, kostnader og tilhørende CO2-avtrykk er gitt i tabellen nedenfor. Vurderingene er basert på et forventet nødvendig molforhold for felling på 2,5 mol metall pr. mol fosfor. Dette er ca. 25% høyere enn angitt molforhold/kjemikalieforbruk i tilbudt ytelsesgaranti, men tilsvarer en halvvering av dagens molforhold/forbruk. Det er noen studier som vier at molforholdet for PAX kan være noe høyere enn for PIX, slik at PAX relativt sett kommer bedre ut enn i realiteten, men dette evt. forholdet er neglisjert i vurderingene. Det kan også være at andre varianter enn PIX-318 (PIX-318A15, eller dagens PIX-318-015A) er bedre egnet. Tabell 6: Forbruk og CO2e ved bruk av kjemikaliene PIX-318 PAX-18 Enhet Molforhold (Me-P) 2,5 2,5 - Årsforbruk PIX/PAX (2018) 119 74 tonn løsning /år Spesifikt forbruk (PIX/PAX) 330 210 g/m 3 225 150 ml/m 3 Enhetspris (Oppgitt fra Kemira) 1375 2200 kr/tonn Årskostnad 163000 163000 kr/år Nåverdi 25 år, 4% rente 2550000 2540000 kr Spesifikt CO 2-avtrykk 40 455 g CO 2e/kg CO 2e-avtrykk pr. år 4,7 33,6 tonn CO 2e/år CO 2e-avtrykk over 25 år 117 841 tonn CO 2e/år Utfra dagens kunnskap og ulike motstridende forhold er det ikke grunnlag for å si at PIX eller PAX er mest skånsom for miljøet ved utslipp av restkjemikalier til resipient eller spredning med slammet på landbruk. 2019-11-22 Side 24 av 31