PROSJEKT FOR INNSAMLING AV ERFARINGER OG DRIFTSDATA FRA PILOTANLEGG BIOBRENSEL OG VARMEPUMPER I VEKSTHUS. Gartneriet Gartneri A ligger i Akershus Fylke. Sluttrapport for Gartneri A Veksthus, form, tekkemateriale areal Veksthusene er av ulik alder og form. Samlet oppvarmet veksthusareal er 3450 m2. Beskrivelse av fyranlegg Fyranlegget besto tidligere av elektrokjele og oljekjele og en porjsonsfyrt halmfyr. Dette viste seg å være en arbeidskrevende form for fyring og Gartneri A gikk til anskaffelse av et automatisk halmfyringsanlegg. Dette er det første og eneste i sitt slag i Norge. Halmballer legges på en lang bane med kjedetrekk med en oppriver i enden. Her er det tre valser med kniver som snitter halmen i små biter. Halmen faller ned i en sjakt og suges med en støvsuger og blåses i rør over til fyrrommet. oppriver Rør for transport av halm til fyrrom 1
2 Oppriver med kniver
Halmlager med oppriver Fyrrom Rør for transport av halm Fyrkjelen er en vanlig røykrørskjele fra DSV. Brenneren er en spesialbrenner for halm. Når halmen blåses inn i brennkammeret er den hakket i passe biter og svever mer eller mindre i lufta. Det gjør at den brenner raskt og fullstendig. Forbrenningen reguleres ved å regulere lufttilførsel etter målt oksygeninnhold i røykgassen. Dette gjør reguleringen rask og smidig. Det tar bare 5-10 sekunder for brenneren å øke fra 0 til 100% effekt. Kjelen er på 850 kw og dette er mye mer enn det som trengs i dette gartneriet. Anlegget er imidlertid dimensjonert for å betjene også nabogartneriet. Den gamle manuelle halmfyren hadde et akkumulatortank på 30 000 liter. Denne er beholdt og fungerer fremdeles som buffertank i anlegget. Innovasjon Norge støttet fyranlegget og innmatingen samt andel av lagerbygg hvor innmatingsbanen står. Annet teknisk utstyr. For at denne løsningen skal være rasjonell må en disponere ustyr for innsamling og lagring av halmen. Det er investert i en stor halmpresse og en selvlesservogn som tar 10 store firkantballer. Når disse skal losses, vippes vogna i loddrett posisjon og så settes 2 x 5 baller ut på gulvet i en operasjon. Halmlager, halmpresse og halmvogn kunne ikke støttes av Innvoasjon Norge. 3
Driftsform Virksomheten er produksjon av potteplanter for engrossalg. Prosjektet Registrering av energiforbruk startet i desember 2008 og har pågått gjennom hele 2009 0g 2010. Vi har i denne rapporten ikke brukt dataene fra 2010 siden energimåleren var ute av funksjon i en lengre periode. Regnskap Totale investeringer: - Fyranlegg inkl. matebånd for halm 1 200 000 - Halmlager 3 800 000 - Halmpresse 570 000 - Halmvogn 580 000 Drift Halmlager og matebane er under samme tak og storballene legges på matebanen med truck. Banen er så lang at kjelen har nok brensel i fire dager etter at banen er fylt. Etter at ballene er lagt på banen må alle tråder fra ballepressa fjernes. Halmlageret rommer godt og vel et års forbruk til eget gartneri. Det er få driftsproblemer med anlegget. Stein og jord i halmen bør unngås, men det er en steinlomme i sjakta etter oppriveren som skal samle opp fremmedlegemer. Det er selvfølgelig viktig at halmen er tørr, og innsamlingen krever at det samles fra store arealer. Derfor er også presse, vogn og traktor store. Investeringen var stor, men gjør det mulig å samle mye halm på kort tid når været er godt. Byggeperiode Hva gikk greit / galt Ingen store overraskelser eller problemer Drift 4 Stemte dimensjoneringen Det stemmer bra. På de kaldeste dagene går anlegget på litt over 70 % av max effekt. Driftsstans Skyldes i hovedsak halmkvalitet. Buffertank 30 m 3. Bør være såpass. Så det er rom for stans uten at temperaturen stuper. Tidsforbruk feiing-askehåndtering Ca. 10timer i året til utkjøring av aske, pluss 3timer en gang i året til manuell feiing.
Askemengde 25-30m 3 pr år. Deponering/spredning Kjøres ut på jordet. Halmhåndtering Logistikk Presser halm og kjører den til halmlageret som er samme bygning som matebordet for halmen. Tidsforbruk 1 t daglig til ettersyn, vedlikehold og pålessing av halm på matebånd i perioden okt.-april (ca. 200 timer). 1 t ukentlig i perioden mai-sept. (ca. 20 timer). Diverse andre erfaringer Har noe gått galt? Den største utfordringen er halmkvalitet. Dimensjonering. Her ser vi hva de andre pilotgartneriene har installert. Kjærnsrød Guren Hauer Vaage Laanke de Haes Bredeli Hanevold Drivstua Gjennestad Daljit Sandaker Effekt på varmekilde 1 000 300 825 600 220 725 147 66 160 1 500 120 1 000 Veksthusareal 9 000 6 260 3 450 3 000 1 000 3 800 3 000 3 700 2 400 12 000 3 200 9 500 kw/da 111 48 239 200 220 191 49 18 67 125 38 105 Gangtid 3 918 4 414 2 390 2 256 1 551 3 195 4 429 2 695 Som nevnt tidligere er anlegget her bevisst overdimensjonert. 5
MWh Årsproduksjon Gartneri A 1 200 1 132 2009 2010 1 000 800 600 679 400 200 0 Årsproduksjonen fra biobrenselkjelen i år 2009 og 2010. Grunnet feil med energimåleren ble ikke perioden i starten av 2010 riktig registrert. Vanligvis beregner vi en teoretisk varighetskurve for å finne en fornuftig dimensjonering av fliskjel eller varmepumpe. En ønsker ofte at fliskjelen skal dekke 90% av årsvarmebehovet og varmepumpe 80%. Samtidig vil vi at kapitalkostnaden skal være så lav som mulig pr levert kwh. Det taler for en liten fyringssentral som kan gå mange timer på full effekt. Varme fra biobrensel eller varmepumpe dekker % av sum varme: Bredeli 61 % de Haes 94 % Drivstua 55 % Guren 41 % Hanevold 17 % Hauer 91 % Kjærnsrød 93 % Laanke 99 % Vaage 74 % fornybar varme fra kjelanlegget forutsatt en gitt gangtid pr døgn. Gjennom dette prosjektet har vi registret varmeforbruket hver uke gjennom hele året og slik sette skaffet oss en faktisk og konkret varighetskurve. Riktignok på ukebasis og ikke pr time som kunne vært ønskelig. Tallene er sortert med høyeste energibehov først vises med blått i figuren under. I samme graf er det tegnet inn en grønn linje som viser mulig levert 6
kwh Varmebehov pr uke, sortert. 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 0 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 uke Kurven viser at ved 11 timers daglig gange ved oppgitt effekt leverer kjelen 62 600 kwh pr uke. Dette er tilnærmet 100 % av behovet den kaldeste uka i året. I praksis må varmebehovet dekkes innenfor en tidsramme på et par timer, men det har anlegget her meget god kapasitet til. 7
kwh pr m2 i uka Energiforbruk: I gjennomsnitt har Gartneri A brukt 520 kwh pr m2 veksthus i året. T ota lt e ne rgiforbruk Ga rtne ri kw h/m2 og å r F 657 B 641 C 628 D 616 E 550 Ga rtne ri A 520 G 518 H 503 I 371 700 600 500 400 300 200 100 0 Totalt energiforbruk i kwh/m2 og år F B C D E Gartneri A Gartneri G H I Fordeling mellom lys og varme i 2009: 12,00 Gjennomsnittlig uke-forbruk av lys og varme 10,00 0,54 8,00 2,89 3,71 3,12 1,40 6,00 4,00 1,51 0,24 Lys Varme 2,00 0,00 0,00 C B Gartneri A D F G H I Gartneri 8
kwh pr m2 Pr måned fordeler forbruket seg slik : Total energiforbruk pr måned 100,0 90,0 Gass Olje Elkjel Lys Teknisk strøm halmfyr Snitt alle gartnerier i prosjektet 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 jan feb mar apr mai jun jul aug sep okt nov des Fordeling all energi pr måned, Gartneri A i 2009 nov 9 % des 14 % jan 18 % okt 9 % feb 14 % sep 4 % aug 4 % jun 3 % mai 4 % apr 7 % mar 12 % jul 2 % 9
kwh/ukem2 Fossil energi Nedenfor vises andelen fossil energi for dette gartneriet sammenlignet med de andre deltakerne i prosjektet. 14,0 Gjennomsnittlig energiforbruk pr ukekvadratmeter 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 3,7 3,7 0,5 2,2 3,5 0,1 0,0 5,4 6,1 3,5 0,0 8,0 3,2 0,0 7,9 0,6 6,5 8,2 7,9 1,6 1,4 5,0 3,1 1,0 3,8 3,5 1,4 C B Gartneri A D E F G H I Gartneri El Fossil VP/Bio Andel fossil energi i forhold til el og VP/Bio 100 % 90 % 80 % 21 % 70 % 60 % 50 % 40 % 9 % 0 % 0 % 1 % 0 % 15 % 13 % El Fossil VP/Bio 30 % 20 % 10 % 10 % 0 % C B Gartneri A D E F G H I Som grafene over viser, bruker Gartneri A ikke fossil energi. Gangtid 10
Med uttrykket gangtid mener vi det teoretiske antallet timer anlegget måtte gå på full effekt for å levere gitt energimengde på årsbasis. Noen bruker også Driftstid om det samme. Ga rtne ri Ga ngtid, time r A Bio 3 942 B Bio 2 308 C Bio 2 538 D Vp 3 419 G Bio 1 624 Gartneri A-bio 1 365 G Vp 4 481 I Vp 2 779 H Vp 4 399 Gangtiden sier ofte noe om økonomien i prosjektet. Høy gangtid gir mange timer å fordele kapitalkostnadene på. Erfaringer gjennom dette prosjektet antyder at gangtid omkring 3000 timer veldig ofte gir god lønnsomhet. Tabellen over viser konsekvensne av at anlegget er dimensjonert stort. Gjennomsnittlig gangtid for alle biobrenselanleggene 2 043 timer Gjennomsnittlig gangtid for alle varmepumpene 3 335 timer 11
kwh Spisslast 70 000 Forhold mellom spisslast og grunnlast (flis) 60 000 50 000 40 000 30 000 Spisslast halmfyr 20 000 10 000 0 1 11 21 31 41 51 Tid, uker Som figuren over viser, er det ikke brukt spisslast. Det skyldes dimensjonering i overkant av behovet sammen med buffertank. Effektuttak biobrenselkjel 60,0 % Effektuttak Gartneri A 50,0 % 40,0 % 30,0 % 20,0 % 10,0 % 0,0 % 1.7.2009 1.10.2009 1.1.2010 1.4.2010 1.7.2010 1.10.2010 1.1.2011 1.4.2011 12
Effektuttak i perioden 01.07.2009 31.05.2011. Grunnet feil med energimåleren ble ikke perioden i starten av 2010 riktig registrert. Virkningsgrad biobrenselkjel Virkningsgrad og effektuttak Gartneri A Virkningsgrad Maks registrert effektuttak ift. installert 120,0 % 109,6 % 100,0 % 80,0 % 60,0 % 62,0 % 40,0 % 20,0 % 0,0 % Årsvirkningsgrad og maks registrert effektuttak ved Gartneri A. Virkningsgraden er lav kun 62 %. Anlegget er imidlertid bevisst overdimensjonert, noe som vært sannsynlig påvirker virkningsgraden negativt. 13
Fuktighetsprosent Fuktighet og brennverdi halm 14,0 % 12,0 % Halmfuktighet Gartneri A 11,4 % 10,0 % 8,0 % 6,0 % 4,0 % 2,0 % 0,0 % 19.05.2011 Halmfuktighet hos Gartneri A i mai 2011. Tørr halm. Halm har en nedre brennverdi på ca. 4 kwh/kg. 14
Timer per år øre/kwh Brenselkostnad 5,00 4,00 3,00 2,00 Brenselkostnad Gartneri A 4,63 Råstoff inkl.transport 1,00 0,00 Brenselkostnaden består av halmpressing og inntransport av buntene. Totalkostnad ca. 100 kr/bunt. Disse operasjonene er ikke veldig kostnadskrevende med hensyn til energiinnholdet som høstes; brenselkostnaden blir i underkant av 5 øre/kwh. Tidsforbruk 250 Årlig tidsforbruk Gartneri A 200 150 100 50 0 Feiing og asketømming Brenselfylling Ettersyn og vedlikehold Brenselfylling er inkludert i ettersyn og vedlikehold. Tidsforbruket påvirker driftskostnaden. Allikevel er det viktig med tilstrekkelig vedlikehold og feiing, da dette er viktig for å oppnå en god virkningsgrad og driftsøkonomi. 15
Økonomi Forutse tninge r Be re gne t va rme pris for fornyba r va rme Effekt 850 kw Brensel 5,0 øre/kwh Rentefot 6 % Drift 6,3 øre/kwh Levetid 15 år Vedlikehold Kapitalkostnad 1,3 øre/kwhsom andel av varmepris Årsvirkningsgrad 79 % Kapitalkostnad 40,9 øre/kwh Timekostnad 300 kr/t Sum varmekostnad 53,5 øre/kwh Pris biobrensel 0,04 kr/kwh Vedlikehold pr år Driftsarbeid, timer pr år 15000 kr 235 timer Inve ste ring Brutto investering 5 000 000 kr Investeringsstøtte 240 000 kr Netto investering 4 760 000 kr Årlige kapitalkostnader 460 133 kr Netto investering pr kw 5 600 kr/kw 16
Fordeling varmekostnader 17 % 6 % 3 % Brensel Drift Vedlikehold Kapitalkostnad 74 % Beregningen over betyr at hvis alternativ energipris er spart 16700 kroner pr år på denne investeringen. 0,55 kr/kw, så har Gartneri A Miljøregnskap Tidligere ble varmen levert både fra olje og elkjel. Hvis regner at all tidligere varme kom fra olje får vi følgende regnskap Levert varme 1 160 400 kwh/år tilsvarende netto forbruk olje 115 322 liter Årsvirkningsgrad oljekjele 80 % totalt redusert oljeforbruk 144 152 liter /år Redusert CO2 461 287 kg/år Redusert Nox 432 kg/år Redusert SO2 721 kg/år Oslo/Sandefjord 30. september 2011 17