ENERGIEFFEKTIVITET OCH KOSTNADER FÖR OLIKA SLAGS ENERGIPRODUKTION forts 2.

Publicerad 07.06.2013 kl. 15:32

Turen har kommit till fasta biobränslen i genomgången av kostnader för olika slags bränslen och energiproduktionsformer.

Fasta biobränslen

Med biobränsle avser man i allmänhet ett vätskeformigt bränsle som extraherats ur vegetation och ofta raffinerats för bruk i ett fordon. Det förhåller sig emellertid så att det mesta av den energi som kunde extraheras ur växter såsom träd är att släppa loss energin genom att helt enkelt bränna dem. Att tillverka etanol av trän sänker potentialen av kemisk energi jämfört med vad som kan utvinnas från att bränna träet.

På 1400-talet fann Van Helmont att växande trän ökade i vikt genom att uppta materia ur luften – vattenånga och ”trägas”  som senare fastställdes vara koldioxid. Lavoisier identifierade kolet och växternas respiration innan han som tack blev huvudet kortare i giljotinen under franska revolutionen.

Cirka 50 % av kolhydraters massa består av kol som bildar det torra träet. Växande trän kan bestå av 60 % vatten och resten av torrt trä. Således kan kol som tagits från luftens koldioxid representera cirka 20 % av träbiomassan i en skog.

När träd växer absorberar de CO2 ur atmosfären och inkorporerar kol i sina kolhydratstrukturer. Takten bestäms av arten och breddgraden. Hargraves använder i sin modell 3 ton kol/ha per år. Gröna träd innehåller ca 20% kol; de ökar sin massa med 5 ggr denna takt, dvs 15 t trä/ha per år.
Efter ungefär ett sekel mognar skogen och träd dör och ruttnar ungefär i samma takt som nya träd tillkommer. Det bundna kolet i en mogen skog ligger mellan 100-600 ton/ha beroende på geografi, klimat, art och skogsbränder. Kol avlägsnas från atmosfären så länge skogen växer men när den bränns i en panna kommer kolet ut på nytt även om det kans sägas vara CO2 neutralt så länge man får ny skog att växa
Hargraves tar sitt standard exempel med sitt 1 GW kraftverk och ett fall där man skulle producera denna GW med träflis för enbart el-produktion (han skulle ha kunnat  behandla CHP också, vilket skulle ha bättre verkningsgrad).
I exemplet används färsk träflis. Hur mycket flis skulle åtgå för att hålla denna 1 GW elanläggning i gång?Förbränning av 1 ton färsk träflis producerar ca. 2 MWh(t) värme. Under förutsättning att el produceras med 33 % effektivitet skulle 13 milj ton träflis per år behövas för  1 GW(e).

Med en trätillväxt på 15t/ha per år akulle detta kräva nästan 1 miljon ha motsvarande ytan på staten Connceticut som konsumerar 3 GW el i medeltal men skulle enbart klara av att producera 1GW (e).
Åtminstoner detta exempel visar att el produktion med träflis inte är hållbart. Det finns flera exempel bakåt i historien; England avskogades mer eller mindre innan man övergick från vedeldning till kol för energioproduktion under den Industriella Revolutionen.

Energi producerad genom förbränning av trä måste vara billigare än 10 cent/kWh
En ligt en rapport över kostnaderna för ett 19 MW  fliskraftverk i Springfield NH, USA skulle investeringen löpa på 90 Miljoner USD, eller 4,74 USD/watt. För en annan  anläggning i Berlin NH på 75 MW  beräknades investeringen vara 275 Miljoner USD eller 3.67 USD/Watt. Sothern Company byggde en 500 milj. USD 100 MW anläggning i Nacogdoches TX, som kostade 5 USD/Watt. Hargraves antog liksom i tidigare fall en  8% kapital kostnad, 40 årws livstid och 90 % nyttokapacitet, vilket skulle leda till 4 cents/kWh för återbetalning på investerat kapital.

Kostnaden för flis varierar med orten, marknadsförhållanden och transportkostnader från skogen till kraftverket. I USA varierar priset mellan 15-34 USD/ton. Vid sin kostnadsberäkning räknar Hargrave med 28 USD/t och en optimistisk 33% electircitete/värme effektivitet;

$ 31 x ton trä x     3kWh(t) =       $ 47
Ton   2 MWh(t)   1 kWh(e)    MWh(e)

Eller ca 4.7 cent/kWh för bränslet. Enligt standardberäkningen skulle träbränsle baserad electricitet då betinga följande pris per kWh:
Återbet Kap. 4.0 cent/kWh
Bränsle 4.7 cent/kWh
Drift 1.0 cent/kWh
Totalt 9.7 cent/kWh
För att konkurrera med med el producerad med träflis borde kostnaden för motsvarande LFTR producerad el ligga under 10 cent/kWh.

Jag har tidigare diskuterat flytande bränsle producerat av biomassa och konstaterat  att det inte är hållbart att göra det, speciellt inte etanol. Av den anledningen tar jag inte upp den tråden på nytt.
Nedan följer en sammanställning på de hittills gjorda kostnadsanalyserna.


Produktionskostnaden för el med alternativa energikällor
Produktionskostnaden för alternativa energislag
  Kol Gas Vind Sol Biomassa
Återbet Kapita 2.8 1.0 17.4 22.5 4.0
Bränsle 1.8 2.8 0 0 4.7
Drift 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Totalt 5.6 4.8 18.4 23.5 9.7

Varför är de relativa kostnaderna för förnyelsebara energiformer så höga? Och varför betalar man för dem? En faktor är energitätheten. Vindturbiner och solfångare är utspridda över stora arealer. Avlägsna skogar som förser fliskraftverk med bränsle kräver långa landsvägstransporter.

Det mesta av kostnaderna för förnyelsebara energiformer betalas med subsidier. För att någon över huvudtaget skall förmås att investera i förnyelsebar energiproduktion. Subsidierna kan bestå av skattelättnader, inveteringsstöd förhöjda tariffer mm. Inmatningstariffer kräver att elbolagen  skall köpa in vind och sol-el när helst tillgänglig till 20-30 cent/kWh, vilket leder till höjda konsumenpriser och undersskott i statskassan. Detta har skett i flera länder. Inom EU bl a i Spanien. Återstår även att se hur det går i Tyskland där man lägger ned kärnkraftverken och skall ersätta dom med sol och vind. Tecknen i skyn antyder redan att Tyskland måste öka sin förbränning av brunkol (lignit) för att användas som reglerkraft för vindkraften. Från att i begynnelsen ha haft målet att reducera utsläppen av koldioxid så kommar man nu i stället att öka dem betydligt. Fastän det länge har stått klart för de flesta att EU:s energipolitik för länge sedan har kraschat så fortsätter man med denna idioti. Får se hur länge...

Kommentarer (0)
Spamfilter
Skriv siffran 9 med bokstäver?