| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Brændeovne og små kedler

3 Nye teknologier og deres omkostninger

• 3.1 Moderne brændeovne/Tertiær luft
• 3.2 Træpilleovn
• 3.3 Masseovne
• 3.4 Elektrostatisk filter
• 3.5 Efterbrændingsindsats i gammel ovn
• 3.6 Automatisk fyrede træpillekedler
• 3.7 Manuelt fyrede brændekedler med akkumuleringstanke
• 3.8 Oversigt over teknologier

I det følgende beskrives forskellige tiltag, der kan reducere partikeludslippet fra husholdningers forbrænding af træ i ovne og kedler. Levetiderne for de opstillede tiltag varierer fra 10-20 år. Der kan være fordele ved en fremskyndet udskiftning af forskellige enheder, hvis den teknologiske udvikling ændrer væsentligt ved de miljømæssige forhold.

De forventede installationsomkostninger formodes at være moderate, da der i de fleste tilfælde er tale om en udskiftning af en gammel ovn eller kedel med nyere enheder, hvorfor der sjældent vil være udgifter til fx etablering af skorsten mv. Kun for teknologierne masseovn, filter og efterbrænder udgør installationsomkostningen en stor del af den samlede anskaffelsespris. Disse omkostninger er inkluderet i anskaffelsesprisen.

Almindelige vedligeholdelses- og driftsomkostninger for de forskellige tiltag er ikke medtaget i vurderingen af de enkelte tiltag. Alle anskaffelsespriser er opgivet i kr. inkl. moms. Der er ikke taget hensyn til forskel i pris på forskellige brændselstyper.

Emissionsopgørelserne ovenfor er oplyst som TSP, PM₁₀ og PM_2,5, men da 90 % og dermed langt størstedelen af den samlede PM emission fra træfyrede enheder er PM_2,5 (CEPMEIP, 2002), vil det ikke have væsentlig indflydelse på de enkelte tiltag om PM-emissionerne opgøres som TSP, PM₁₀ eller PM_2,5.

Det er vigtigt, at den rette størrelse ovn vælges for at opnå lave partikelemissioner. Hvis der vælges en ovn, der er for stor i forhold til varmebehovet er der risiko for at ovnen brænder ved for lav last, hvilket kan medføre dannelse af sod og øget udledning af partikler. Dette problem kan dog mindskes ved at brugeren lader ovnen eller kedlen brænde helt ud og først tænder op igen når temperaturen i huset er faldet tilstrækkeligt. For automatisk fyrede enheder, skal ovnen eller kedlens styringsmekanisme sikre, at temperaturen er tilstrækkeligt høj til en fuldstændig forbrænding. På den måde undgås partikeludledende ”tomgangsdrift”.

3.1 Moderne brændeovne/Tertiær luft

Moderne brændeovne har normalt lavere emissioner end ældre, hvis de nyere ovne vel at mærke installeres korrekt og fyres hensigtsmæssigt. Levetiden for en brændeovn kan være lang og over 20 år vil ikke være ualmindeligt.

Moderne ovne fremstilles normalt med mere effektive forbrændingsprincipper end ældre ovne, hvilket fx kan opnås gennem indførsel af en tertiær luftkilde. De moderne brændeovnes emissioner testes sædvanligvis efter standarder, hvor der foretages målinger af ovnens partikelemissioner ved normal last samt, hvis der testes i henhold til den norske standard, ved lav last. Dette giver et vis spektrum for emissionerne, hvor moderne ovne typisk i test ikke ligger over 300 g TSP/GJ ved normal last og 550 g TSP/GJ ved lav last. De bedste af de moderne ovne ligger omkring en udledning på 125-200 g TSP/GJ ved både høj og lav last. Forbrænding under praktiske forhold vil dog medføre langt større spredning i emissionsfaktorerne, og i denne rapport er det vurderet, at den gennemsnitlige emissionsfaktor for TSP er 640 g/GJ, jf. afsnit 2.2. Her er der således taget hensyn til, at ikke alle fyrer korrekt.

Priserne på området varierer noget, men de bedste ovne vil typisk koste mellem 12.000 og 15.000 kr. Et bud på en ovn med lav emission til en billig pris vil derfor være en ovn til omkring 12.000 kr. inkl. moms. Derudover kan der så vælges dyrere ovne mht. præferencer vedr. design, konkrete ønsker m.m.

3.2 Træpilleovn

Fyring med træpiller er en miljømæssig fordel, da forbrændingen let kan styres og optimeres, hvorved der udledes langt færre partikler end ved manuel fyring med træ i større stykker. En undersøgelse af amerikanske træpilleovne viser at nyere træpilleovne ved test har en emission på ca. 28 g TSP/GJ beregnet på baggrund af indfyret tørt træ (Houck et al., 2000: Table 1). Houck & Broderick (2005) foreslår en emissionsfaktor på 60 g PM_2,5/GJ. En norsk undersøgelse foreslår en emissionsfaktor i størrelsesordenen 63 g/GJ for PM₁₀ (Gisle Haakonsen, Statistisk sentralbyrå, Norge december 2003), mens flere forskellige pilleovne er godkendt i Østrig, hvor partikelemissioner ikke må overstige 20 g TSP/GJ (BLT, 2005). Der er således tale om en vis spredning imellem resultaterne af forskellige undersøgelser af partikelemissioner fra træpilleovne. I nærværende rapport er valgt at anvende en emissionsfaktor på 60 g/GJ. Dette tilgodeser at brugen af teknologien i husstandene kan give en højere emissionsfaktor end ved test i laboratorier.

Prisen på træpilleovne er stærkt varierende og disse fås fra 15.000 kr. op til 35.000 kr. En del af prisforskellen drejer sig naturligvis om ovnens udseende, men en anden vigtig grund til prisforskellene er ovnenes forskellige udformninger mht. indfødning, blæsere under drift. osv. Hvis man tager udgangspunkt i at forbrugeren gerne vil købe ovnen billigst muligt, men samtidig har nogle design- og funktionsmæssige præferencer vil det være rimeligt at antage, at der kan købes en ovn til 20.000 kr. som vil give forbrugeren visse valgmuligheder mht. individuel tilpasning. En pilleovn vil være mere oplagt at anvende som primære varmekilde end en traditionel brændeovn, da de fleste pilleovne er automatisk fyret og temostatstyret.

Generelt kan det tilføjes, at træpillefyring i ovne formentlig, i lyset af høje oliepriser samt den fortsat mere automatiserede fyringsteknologi, vil blive mere attraktivt som primær eller supplerende varmekilde i private husholdninger. Risikoen ved en hurtigt voksende interesse for fyring med træpiller er imidlertid, at produktionen af træpiller ikke kan følge med efterspørgslen, så der skabes midlertidige eller mere vedvarende mangelsituationer på verdensmarkedet for træpiller. Denne betragtning vil naturligvis også være gældende for træpillefyring i kedler.

3.3 Masseovne

En masseovn kan som sådan ikke betegnes som værende ny teknologi, men medtages i denne beskrivelse, da en sådan ovn anses som værende en god substitutionsmulighed til en traditionel ovn, da den har et stort reduktionspotentiale hvad angår partikeludledninger. Ovntypen, der er meget anvendt i Finland, er velegnet som primær opvarmningskilde i private hjem. Den flere tons tunge ovn mures op om en kerne, der for billiggørelse kan være produceret af sammensætlige elementer, hvilket giver en masse, der kan oplagre varme fra 1-2 intensive fyringer pr. døgn, hvorefter stenmassen afgiver varmen jævnt henover døgnet. Den intensive men relativt kortvarige fyring (op til 15 kg træ på ca. 1,5 time) giver en effektiv og dermed mindre forurenende forbrænding. Desuden bygges masseovne med en slags efterbrændingskammer over det egentlige brændkammer. I dette mindre kammer er der turbulens, hvilket sikrer afbrændingen af de gasser, der ikke er brændt i det første kammer. Hvis ovnen er konstrueret korrekt, giver disse specielle egenskaber færre emissioner fra masseovnen, ligesom energiudnyttelsen af træet bliver høj.

Emissionsfaktor for masseovne er angivet til 100 g/GJ for PM_2,5 i Sternhufvud et al (2004), mens U.S. EPA angiver emissionsfaktorer for masseovne i størrelsesordenen 100 g/GJ til 200 g/GJ for TSP med hovedvægt omkring 200 g/GJ (Houck & Tiegs, 1998a: 4-7). Disse forslag til emissionsfaktorer er fremkommet gennem studier af litteratur på området samt ekspertinterviews, hvori adspurgte eksperter har vurderet emissionsfaktorernes størrelse. En emissionsfaktor på 200 g/GJ er i god overensstemmelse med en sammenfatning af forskellige studier, der viser emissionsfaktorer på omkring 170 g/GJ til 200 g/GJ^[2] (Senf, 1994: Table 2). Til de videre beregninger er valgt en emissionsfaktor på 200 g/GJ. Emissionsfaktoren for masseovne er dog behæftet med en stor usikkerhed da ovnen typisk er unik og emissionsfaktoren selv ved optimal fyring dermed også er varierende fra ovn til ovn. De ekspertinterviews U.S. EPA har gennemført på området peger da også på at variationen i emission mellem ovnene kan være stor. (Houck & Tiegs, 1998b)

Prisen for en masseovn er relativt høj, da ovnen som oftest er helt individuelt udformet. Den billigste løsning er at købe den inderste kerne i moduler og selv bygge ovnen. Et selvbyggersæt koster ca. 25.000 kr. og et kursus i at bygge en masseovn koster omkring 1.200-1.500 kr. En masseovn hvor de inderste dele er modulopbyggede, men hvor hele oven bygges af fagfolk kan laves for omkring 35.000 kr. Mens en ovn der laves individuelt af en ovnsætter koster omkring 45.000–50.000 kr. eller mere. Hvis vi igen tager udgangspunkt i at forbrugeren gerne vil have en billig løsning, men ikke selv vil bygge ovnen, giver det således en pris på ca. 35.000 kr.

Masseovne kan konstrueres med indbygget bageovn og vandudtag, hvoraf sidstnævnte kan fordele varmen mere effektivt i huset ved anvendelse til gulvvarme. Ovnen er mere pladskrævende end andre former for brændefyret opvarmning i husstande, men mange vil sikkert også finde at ovnen har en større ”hyggeværdi” end andre former for opvarmning med brænde. Masseovnen vil ligesom pilleovnen have større potentiale for at blive husstandens primære varmekilde, da den ikke kræver ofte fyring som en traditionel brændeovn.

3.4 Elektrostatisk filter

Etableringen af et elektrostatisk filter for enden af skorstenen på husstandsniveau kan være en metode til nedbringelse af partikelemissioner i villakvarterer og sommerhusområder. Elektrostatiske filtre til skorstene på husstandsniveau er ikke sat i kommerciel produktion på nuværende tidspunkt og det vil ifølge det norske selskab, der har udviklet en prototype af filteret, kræve 1-2 års yderligere udvikling før det kan sættes i produktion (Vetrhus, 2005). Elektrostatiske filtre kan som sådan derfor ikke på nuværende tidspunkt betegnes som værende tilgængelig teknologi. Partikelreduktionen forventes at være mere end 90-95 % uanset selve forbrændingsteknologien.

Prisen på et filter til en husstand forventes at blive omkring 4.000-5.000 kr. og derudover vil enheden have en strømforbrug på 120 W i de timer der fyres i brændeovnen. Hvis man regner med at der fyres 8 timer dagligt i 5 måneder (152 dage) om året bliver det til et strømforbrug på 146 kWh. Hvis der regnes med en kWh-pris på 1,8 kr. bliver det til ca. 260 kr./år til filterets strømforbrug. Derudover vil filteret have en deponienhed som skorstensfejeren skal tømme, hvilket vil medføre en mindre ekstraudgift.

Tidligere har Danmarks Jordbrugs Forskning (DJF) lavet forsøg med et elektrostatisk filter til mindre halm- og flisfyrede anlæg, hvilket gav meget store partikelreduktioner på omkring 97-99 % så længe filtrets trådrammer var rene for støv, hvilket kan gøres ved etablering af en banke/vibrationsfunktion. (Kristensen, 1999: 11) Dette filter forventes at kunne produceres kommercielt for omkring 60.000 kr., men det er også et filter, der retter sig mod et større behov end en enkelt husstand. Filteret testet af DJF skal kunne holde til alkalimetallerne, der frigives ved halmafbrænding, hvilket ikke er et krav til filtre monteret på træfyrede enheder. Resultaterne fra DJF er lovende med hensyn til muligheden for elektriske partikelfiltre på mange størrelser og typer af anlæg.

Den norske prototype for et partikelfilter virker lovende med hensyn til at reducere de enkelte husstandes partikeludledning, selvom yderligere udviklingsarbejde foreligger. I denne rapport er regnet med en effektivitet for filteret på 95 %. Det anslås, at omkostningen til dette filter vil være 10.000 kr., hvoraf 4.000 kr. er selve filterets pris, 2.600 kr. dækker strømforbrug i 10 år, og de resterende 3400 kr. dækker udgifter til installation samt skorstensfejerens udskiftning af deponienhed 2-5 gange i filterets levetid. Filteret er som nævnt endnu ikke i kommerciel produktion, og der foreligger således kun meget begrænsede praktiske erfaringer med teknologien, hvilket også gør prisestimatet usikkert.

Det elektrostatiske filter kan vise sig effektivt til at løse partikelproblemer fra brændeovne og evt. krav om indførsel kan styres relativt lokalt, så filteret kræves indført først i områder med store partikelproblemer.

3.5 Efterbrændingsindsats i gammel ovn

En anden mulighed for reduktion af partikler fra gamle ovne er etablering af en form for ekstra brændkammer i ovnen, hvor gasserne afbrændes med tilførsel af forvarmet luft fra brændkammeret. Dette giver en renere forbrænding og en bedre udnyttelse af energien i brændet.

Flere udenlandske producenter har efterbrændingsteknologier på markedet, herunder i Norge, Tyskland og USA. Det er dog en række ubesvarede spørgsmål mht. teknologiens egnethed i Danmark, herunder tilpasning til danske ovne, driftsikkerhed, vedligehold, levetid mv.

En enhed som er udviklet på Institut for Termisk Energi og Vandkraft på Norges Teknisk-Naturvidenskabelige Universitet (NTNU) i Trondheim er testet i et feltforsøg i samarbejde med Trondheim Kommunes miljøkontor, hvor 100 enheder blev installeret i gamle ovne og åbne pejse. Der blev udsendt spørgeskemaer til deltagerne i forsøget, hvor 70 skemaer blev besvaret. Generelt havde forsøgsfamilierne registreret bedre varmeudnyttelse af træet, bedre træk i skorstenen samt mindre sod og askedannelse.

Laboratorieforsøgene på NTNU viser at enheden reducerer partikeludslippet med ca. 70-75 % i en klassisk norsk ovntype med aflangt vandretliggende brændkammer konstrueret til afbrænding af relativt lange brændestykker. I en ovn med et mere kvadratisk brændkammer, som danske ovne typisk har, har laboratoriemålingerne vist en reduktion på ca. 50 %. Enheden er endnu ikke optimeret til denne ovntype. Hvis designet modificeres forventes effektiviteten at nå op på 70 % (Trondheim Kommune, 2006).

Prisen på enheden er sat til ca. 2.000 kr. inklusive installation, som er en betydelig del af omkostningerne, da to personer fra brandmyndighederne har forestået installationen i de norske forsøg. Levetiden for enheden er principielt ligeså lang som ovnens levetid, men da det kun giver mening at installere den i gamle ovne, er den i denne undersøgelse sat til 10 år. Dette svarer til den gennemsnitlige levealder for brændeovne af den gamle type i de opstillede scenarier. Der er dog en vis usikkerhed om, hvor længe en efterbrænder fungerer optimalt, da dette bl.a. afhænger af vedligeholdelsen. En ti års levetid kan således være en overestimering.

Teknologien er stadig på udviklingsstadiet, da forskellige udformninger skal afprøves i forhold til forskellige ovntyper. Reduktionspotentialet tegner dog lovende overfor en målrettet indsats mod ældre ovne som ønskes bevaret, og som derved kan få forbrændingsmæssige egenskaber, der minder om en moderne ovns. Fordelen ved denne teknologi i sammenligning med et elektrisk filter er at uforbrændte gasser m.v. også forbrændes.

Anvendeligheden af efterforbrændingsindsatser på gamle danske ovne er ikke undersøgt, og de er derfor ikke medtaget som et muligt reduktionsscenarium i denne rapport.

3.6 Automatisk fyrede træpillekedler

En træpillekedel har forbrændingsmæssigt meget tilfælles med en træpilleovn, men er større og opvarmer vand i stedet for luft, dvs. at den kan tilsluttes centralvarmeanlæg, og kan derfor være placeret udenfor selve boligen.

Emissionsfaktorerne for nye træpillekedler er i svenske målinger opgjort til omkring 35 g TSP/GJ (Johansson et al., 2003), hvilket anvendes som emissionsfaktor i denne rapport, da dette er i god overensstemmelse med de niveauer Teknologisk Institut kan registrere på nye kedler.

Mange ældre biomassekedler kan forholdsvis let retrofittes med en træpillebrænder, så den gamle kedel bevares. En ny træpillekedel koster mellem 28.000 og 45.000 kr. i indkøb og den totale pris vil blive 50.000 kr. inkl. diverse installationsomkostninger. En træpillebrænder uden kedel koster mellem 13.500 og 21.500 kr. Træpillebrænderne kan også ofte monteres i en gammel oliefyret eller brændefyret kedel og derfor kan en sådan løsning klares for omkring 20.000 kr. inklusive installationsomkostninger.

3.7 Manuelt fyrede brændekedler med akkumuleringstanke

I tilknytning til en brændekedel kan det være en fordel at etablere en akkumuleringstank, så der eksempelvis kun fyres en gang i døgnet. Dette giver en mere effektiv forbrænding og lavere partikelemissioner.

Dimensioneringen af en akkumuleringsbeholder er central for effektiv brug af den og prisen varierer noget efter størrelsen på beholderen. Følgende formel fra ”Installationsvejledning for biobrændselskedler” (Teknologisk Institut, 2000) kan bruges til at finde den rette dimensionering af akkumuleringstanken.

hvor

Vakk               er tankvolumen i liter vand

TP          er påfyringsintervallet i timer

Qkedel    er kedlens effekt i kW

Qbolig            er boligens varmebehov i kW inkl. varmtvandsproduktion

4,186      er en omregningsfaktor mellem kJ og kcal.

Δt           er tankens arbejdstemperaturforskel, afkøling (Topladet – Tafladet), sættes normalt til 40 - 50 °C

Hvis der anskaffes en brændekedel på 30 kW og boligens effektbehov er 10 kW, giver det med en arbejdstemperaturforskel på 40 °C følgende beregning.

Således vil en akkumuleringstank på 1.720 liter kunne dække en almindelig husstands behov ved en kedel med en effekt på 30 kW og to daglige fyringer.

En isoleret 1.800 liters tank koster omkring 12.000-15.000 kr. Tankene fås også uisolerede, hvilket reducerer prisen for indkøb, men i forhold til at sikre forholdsvis få daglige fyringer er det nødvendigt med højisolerede tanke. En ny brændekedel inklusive akkumuleringstank kan fx koste 60.000 kr. installeret (Biovarme, 2006).

3.8 Oversigt over teknologier

I tabel 3.1 er de beskrevne teknologier med henblik på reduktion af partikeludslip for brændefyring sammenlignet. Teknologiernes konsekvenser er sammenlignet på enkelt-anlægsniveau og der er tale om et potentiale af teknologiske muligheder. Således kan der være forskellige betingelser som lokale forhold, teknologiernes udviklingsstadie, m.v. der kan forhindre teknologiernes anvendelse under de givne omstændigheder. Referencerne i tabel 3.1 er antaget at være gamle brændeovne og -kedler uden akkumuleringstank.

Tabel 3.1 Teknologiernes reduktionspotentiale, anskaffelsespris og levetid. (Er det muligt at opsplitte priserne på drift (vedligehold) og investering (anskaffelsespris)?)

Fodnoter

^[2] Omregnet fra 2,4 og 2,8 g/kg med en brændværdi på 14 GJ/ton for træ med et vandindhold svingende mellem 15% og 25%. (Videncenter for halm- og flisfyring, Datablad 155)

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 April 2007, © Miljøstyrelsen.