|
Vurdering af forskellige former for energiudnyttelse af plastaffald 1 Metode1.1 IndledningDette afsnit beskriver den metode, der er anvendt til at beskrive, vurdere og sam menligne forskellige principper for energiudnyttelse af plastfraktionen i blandet affald. Metodebeskrivelsen omfatter følgende punkter:
Beskrivelsen og vurderingen er gennemført på en kombination af eksisterende udenlandske processer og potentielle danske processer. De eksisterende udenlandske processer, der er medtaget i vurderingen, er:
De potentielle danske processer, der er medtaget i vurderingen, er:
Der eksisterer ikke på nuværende tidspunkt anlæg til forbehandling af blandet affald i Danmark med henblik på videre udnyttelse som højenergi brændsel i kraftværker eller andre energikrævende industrielle processer. For vurdering af udnyttelse af blandet plastaffald som brændsel under danske forhold tages der derfor udgangspunkt i resultaterne fra et hollandsk anlæg/pilotanlæg. Det hollandske anlæg fremstiller sub-coal, som forekommer i to forskellige former som følge af en ét- eller to-trins separering: PPF (papir/plast fraktion) og MPF (blandet plastfraktion). De to fraktioner adskiller sig foruden ved sammensætningen, af brændværdien. Den aktuelle brændværdi af de to fraktioner vil afhænge sammensætningen af udgangsmaterialet (blandet affald) og af de anvendte raffineringsprocesser. Efterfølgende anvendes begreberne PPF og MPF for fraktioner med henholdsvis højere brændværdi og meget højere brændværdi end udgangsmaterialet. 1.2 FormålFormålet med vurderingen er at sammenligne de miljømæssige effekter ved forskellige alternative former for energiudnyttelse af plastfraktionerne i affald jf. potentialet af plast, der ikke allerede genanvendes. Potentialet for produktion af højenergibrændsel i Danmark er opgjort med udgangspunkt i danske affaldsstatistikker og hollandske resultater vedrørende separation af affald; se kapitel 2. Potentiale. 1.3 Definition af funktionel enhed og systemgrænserDen funktionelle enhed for vurderingen af de alternative former for energiudnyttelse af plastaffald er defineret til
Output fra de forskellige behandlingsformer kan være energi (el eller varme) eller basiskemikalie. For at opnå et sammenligneligt grundlag regnes der med fortrængte emissioner, dvs. den producerede varme erstatter en tilsvarende mængde varme produceret med fossilt brændsel, og de producerede kemikalier erstatter de samme basiskemikalier fremstillet i den petrokemiske industri ud fra olie og naturgas; se 1.5 Valg af allokeringsmodel. 1.4 Valg af parametreSammenligningen af de alternative anvendelsesmetoder for plastfraktionen i blandet affald sker ved en række parametre, som er illustreret ved Figur 1.1. Med hensyn til opgørelse af emissioner fra potentiel anvendelse af alternative råvarer (fx PPF eller MPF) i nuværende danske processer (fx cementovne eller kraftvarmeværker) er det ikke muligt at basere sig på målte emissioner. Emissionerne er derfor forsøgt estimeret ud fra kendskab til de aktuelle danske processer under anvendelse af viden om tilsvarende udenlandske processer. Anvendeligheden af det alternative brændsel i danske processer vurderes ud fra følgende parametre:
Som udgangspunkt var det hensigten at estimere fordelingen af de forskellige tungmetaller i emissioner til luft, flyveaske og bundaske ud fra indholdet af tungmetaller i PPF og MPF produceret ud fra hollandsk affald, ligesom det også var hensigten at belyse en række emissioners bidrag til lokale og regionale miljø- og sundhedsbelastninger, se Tabel 1.1. Det var dog ikke muligt inden for projektets rammer at tilvejebringe et konsistent datagrundlag for mange emissioner, og antallet af emissioner såvel som bredden i de undersøgte effektkategorier er derfor reduceret væsentligt, jf. afsnit 1.6. 1.5 Valg af allokeringsmodelDe analyserede behandlingsmetoder: affaldsforbrænding, forbrænding af udvalgte affaldsfraktioner i andre anlæg (cementovne, kraftvarmeværker) kombineret med forbrænding af restaffaldet i affaldsforbrændingsanlæg, forgasning af udvalgte faktioner kombineret med forbrænding af restaffaldet i affaldsforbrændingsanlæg eller forgasning af den samlede affaldsmængde giver en række output fx el, varme og methanol. Ved sammenligning af forskellige behandlingskombinationer er det derfor nødvendigt at forholde sig til de forskellige output. Problemet kan i princippet løses ved to forskellige metoder:
De internationale standarder for LCA anbefaler systemudvidelse (ISO, 1998). Denne fremgangsmåde er derfor anvendt hvor muligt i dette projekt, idet visse af de grundlæggende nøgletal for de undersøgte teknologier er baseret på undersøgelser, hvor allokering har været det bærende princip i beregningerne. I praksis kan systemudvidelsen håndteres ved at regne med supplerende produktion eller ved at regne med fortrængte emissioner dvs. energi produceret ved den alternative proces erstatter energi produceret ud fra fossile brændsler etc.; se Figur 1.2.
Figur 1.2 Figur 1.2 illustrerer anvendelse af udvidede systemgrænser med to forskellige beregningsmæssige principper - henholdsvis A: Supplerende processer og B: Fortrængte emissioner - ved sammenligning af affaldsforbrænding og forgasning af affald:
De to beskrevne principper giver samme resultat ved sammenligning af forskellige scenarier. Sidstnævnte princip er anvendt i de efterfølgende sammenligninger af forskellige behandlingsformer. El og varme produceret ved affaldsforbrænding, ved forbrænding af alternativt brændsel i kraftværker eller ved forgasning af affald fortrænger marginal el (beskrevet af fx Frees & Weidema, 1998) og marginal varme (beskrevet af fx Widheden et al., 1998 kombineret med Frees & Weidema, 1998). Marginal el er defineret som den sidst producerede kWh, og den kan estimeres som el baseret på kulkraft (marginal på kort sigt), el baseret på naturgas (marginal på lang sigt) eller den "reelle" marginal ("systemmarginal"), der er bestemt som forskellen mellem elproduktionen et år, hvor produktion = forbrug (nettoeksporten = 0) og et år, hvor der forekommer en eksport af el. Denne merproduktion kan således betragtes som marginal el, og det er denne fremgangsmåde, der er anvendt i projektet. Den producerede varme antages at fortrænge fjernvarme produceret fra 60% fuelolie og 40% naturgas (dansk gennemsnit) med en effektivitet på 85%. Emissionsfaktoren for fx CO2 kan under disse forudsætninger beregnes til 89 g CO2/MJ. En anden tilgang kan være at regne varme produceret ved kraftvarmeproduktion d.v.s. gennemsnitlig dansk varme som marginal varme. Energisektorens LCA (Energi E2 et al., 2000) opstiller emissionsfaktorer for dansk varme, og de er beregnet ved allokering efter energiindhold og energikvalitet. Emissionsfaktoren for CO2 er beregnet til 554 og 164 g CO2/kWh an forbruger (svarende til 154 og 46 g CO2/MJ) ved allokering efter henholdsvis energiindhold og energikvalitet. Disse to emissionsfaktorer ligger - selv efter korrigering for distributionstab - på hver side af den anvendte emissionsfaktor. Der er således en betydelig usikkerhed omkring beregningen af CO2-emissioner alt efter hvilken allokereings- og beregningsmåde, der anvendes, og sammenligningen på dette område skal tolkes med stor forsigtighed. Ved anvendelse af alternativt brændsel i cementovne fortrænges traditionelt brændsel svarende til den energimængde, der bliver indfyret med alternativt brændsel. 1.6 MiljøvurderingMiljøvurderingen er gennemført ved anvendelse af UMIP-metoden og skulle som udgangspunkt medtage følgende miljøeffekter:
Tabel 1.1 viser, hvilke emissioner der bidrager til de forskellige miljøeffektpotentialer. Listen er som udgangspunkt opstillet, så alle behandlingsformer kan blive dækkende beskrevet og vurderet. Tabel 1.1
I forbindelse med dataindsamlingen blev det imidlertid klart, at det ikke inden for projektets rammer var muligt af tilvejebringe et fuldstændigt og konsistent datagrundlag for alle relevante processer, blandt andet fordi datakilderne er blevet etableret med vidt forskellige formål og med anvendelse af forskellige fremgangsmåder. Listen af miljøeffekter og emissioner, der bidrager hertil, er derfor reduceret væsentligt, som det fremgår af Tabel 1.2. Tabel 1.2
Ideelt set burde vurderingen også inkludere forbrug af ressourcer og producerede mængder affald fordelt på volumenaffald, industri-/erhvervsaffald og farligt affald. Også på dette område blev det i projektperioden klart, at de tilgængelige datakilder ikke var af en kvalitet, der tillader en sammenligning mellem forskellige teknologier, og også denne del af vurderingen er derfor udeladt af projektrapporteringen. Fodnoter[3] Sub-coal: Substitution af kul - brændsel fremstillet ud fra affald.
|
