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

Samfundsøkonomisk analyse af NOx reduktion

4 Delvis boosting af kulfyrede blokke på kraftværk med naturgas

• 4.1 Beskrivelse af tiltaget
• 4.2 Sammenfatning af de budget- og velfærdsøkonomiske omkostninger for delvis boosting
• 4.3 Budgetøkonomiske omkostninger
• 4.4 Velfærdsøkonomiske omkostninger

4.1 Beskrivelse af tiltaget

Formålet med boosting af en eksisterende kylfyret blok på et kraftværk er at udvide elproduktion. Ved boosting udvides produktionskapaciteten for både el og varme, idet gasturbinerne har højere eleffekt, dvs. en højere elkapacitet. Dette vil medføre en øget elproduktion. Herved fortrænges anden kondensel, hvilket giver en lavere NO_x-emission.

Data stammer fra DONG og fra rapporten ”CO₂-reduktionspris ved konvertering af elektricitetsproduktion fra kul til gas. Samfundsøkonomiske beregninger og vurderinger. DONG A/S. Rambøll august 2003”^[15].

Der er to former for boosting: fuld og delvis boosting. Dette kapitel handler om delvis boosting. Kapitel 3 præsenterer resultatet for fuld boosting.

Delvis boosting består af samme indgreb som fuld boosting, men med den forskel, at der ikke foretages en konvertering fra kul til gas på kedlen. Ved delvis boosting tilkobles en gasturbine på 50 MW til en eksisterende kulkedel med SCR på et kraftværk. Der anvendes fortsat kul på kedlen, mens der anvendes gas på gasturbinen. Der er altså tale om et mindre gennemgribende tiltag end den fulde boostingsløsning.

Det skal bemærkes, at der som ved fuld boosting kan være blokke, hvor det på grund af manglende plads vil være meget vanskeligt at installere en gasturbine. Anvendelse af gas vil endvidere kræve omfattende sikkerhedstiltag i henhold til bestemmelserne i ATEX-direktivet.

Virkningsgraden skønnes at stige med 3 pct., dvs. mindre end ved den fulde boosting, hvor stigningen var på 4 pct^[16]. Det er forudsat, at varmeproduktionen fastholdes. Ved boostingen fås derved en bedre eludnyttelse og en dårligere varmeudnyttelse. Elvirkningsgraden skønnes derved at forøges med 3 pct., og varmevirkningsgraden falder tilsvarende. Dette betyder, at elproduktionen øges med ca. 22 pct., som antages at fortrænge kondensel.

Bemærk, at det forudsættes, at der er installeret SCR på alle blokke inden boostingen.

Ved delvis boosting er der ikke tale om en så voldsom stigning i gasforbruget som ved fuld boosting, idet der jo fortsat anvendes kul på kedlen. Det er således forudsat, at den nuværende gasforsyning i Nordsøen er i stand til at levere det øgede gasforbrug. Der er således ikke medregnet investeringer i ekstra kompressor i Nordsøen og ekstra rørledning.

Emissionskoefficienter for NO_x

Delvis boosting

Før boostingen gælder: NO_x emissionen for et kulfyret kedel med SCR ligger i intervallet 65-75 g/GJ. I beregningerne er anvendt gennemsnittet, dvs. en NO_x-emissisionskoefficient på 70 g/GJ. Denne emissionskoefficient anvendes for værket før fuld repowering.

Efter boostingen: kulkedlen har stadig en NO_x-emission på 70 g/GJ. Kulkedlen står for 85 pct. af emissionen. Gasturbinen har 8,4 g/GJ. Dette er beregnet på følgende måde: DMU angiver en emissionskoefficient for en ny gasturbine uden SCR til 42 g/GJ. Da SCR reducerer NO_x-udledningen med ca. 80 pct., skønnes emissionskoefficienten for en gasturbine med SCR til 20 pct. af 42 g/GJ, hvilket giver 8,4 g/GJ. Den vægtede NO_x emissionskoefficient bliver 0,85*70 + 0,15*8,4 = 60,8 g/GJ.

Ved gasturbineafkast i kedlen tilføres en mængde ilt til forbrændingsluften, hvilket alt andet lige vil medføre en øget NO_x-dannelse og dermed en større emission. Da dette i høj grad vil afhænge af bl.a. brændernes udformning og kedelrummets geometri på de enkelte anlæg, er der set bort fra dette i opgørelsen af emissionskoefficienterne.

I beregningerne er der anvendt følgende emissionskoefficienter:

Tabel 4-1 Emissionskoefficienter delvis boosting

Kilde: Rambøll (2003) og Energi E2 (2005) og egne beregninger

4.2 Sammenfatning af de budget- og velfærdsøkonomiske omkostninger for delvis boosting

Dette er et mindre vidtgående tiltag end fuld boosting, idet der ikke også foretages en konvertering fra kul til gas. På landsplan for alle 10 blokke fås en NO_x reduktion på 957 tons NO_x i 2010.

Der kan stilles spørgsmålstegn ved realismen af dette tiltag. I beregningerne antages, at el fra boostede anlæg fortrænger billigere elproduktion fra andre termiske anlæg. Denne forudsætning er imidlertid ikke helt i overensstemmelse med det aktuelle marked, og da kulproduktion stadig er billigere, vil produktionen fra det dyrere "boostede" anlæg blive fortrængt.

Dette kapitel indeholder en teknisk analyse af en reduktionsmulighed på linie med beregningerne for de øvrige tiltag. Hvilken el, der i givet fald fortrænges, er en problemstilling, man må se på, hvis tiltaget skal implementeres.

Det er forudsat, at det ikke er nødvendigt med ekstra investeringer i Nordsøen for at klare stigningen i gasforbruget, jf. omtalen i afsnit 4.1.

Der reduceres NO_x ved delvis boosting, fordi elproduktionen forøges ved boosting og erstatter anden produceret el på en anden blok, hvor der antages kondensel.

Den budgetøkonomiske omkostning for erhvervet er 67 mill.kr. pr. år for alle 10 blokke samlet, hvilket svarer til 72 kr. pr. kg NO_x, der reduceres, jf. tabel 4-2.

Staten lider et årligt provenutab på 5 mill. kr. som følge af en mindre udledning af SO₂ og dermed lavere indtægt fra SO₂-afgift.

Der er et velfærdsøkonomisk underskud ved delvis boosting opgjort i nutidsværdi på 2,4 mia.kr. på landsplan for alle 10 blokke.

De velfærdsøkonomiske omkostninger bliver 312 kr. pr. kg NO_x der reduceres.

Tabel 4-2 Oversigt over budget- og velfærdsøkonomiske omkostninger, delvis Boosting (2004-priser)

4.3 Budgetøkonomiske omkostninger

De budgetøkonomiske omkostninger består af:

• investeringer til boosting (gasturbineanlæg samt gasforsyning)
• driftsomkostninger til gas på gasturbinen
• drifts- og vedligeholdelsesomkostninger gasturbinen
• indtægt fra salg af øget elproduktion.

Der er forudsat, at den nuværende gasforsyning  kan dække det ekstra gasforbrug, dvs. ingen yderligere investeringer i Nordsøen.

Investeringen omfatter det tekniske udstyr (gasturbine) på 216 mill.kr. pr. blok. Derudover er der investeringer til tilslutning til gasnettet, dvs. gasforsyning. Sidstnævnte varierer meget mellem de enkelte blokke fra 10 mill.kr. til 185 mill.kr., men udgør i gennemsnit ca. 96 mill.kr. pr. blok. Den samlede investering til delvis boosting bliver i gennemsnit ca. 312 mill.kr. pr. blok (2004-priser), hvilket svarer til en årlig investeringsomkostning på 26 mill.kr. pr. blok, jf. tabel 4-3. Der er anvendt en levetid på 20 år samt en kalkulationsrente på 6 pct. Nutidsværdien for blokkens investering bliver 285 mill.kr. i gennemsnit.

Driftsudgifterne til gasforbruget på gasturbinen udgør i 2010 ca. 101 mill. kr. pr. blok. Dette bygger på en forudsætning om et årligt brændstofforbrug på ca. 3,2 mill. GJ gas på en bloks gasturbine i gennemsnit. Kulforbruget på kulkedlen antages uændret i forhold til før boostingen og medfører derfor ikke ekstra omkostninger. Drift og vedligeholdelsen af gasturbinen skønnes til 20 kr. pr. MWh, hvilket giver årlige omkostninger på ca. 8 mill. kr. pr. blok. Nutidsværdien af blokkens samlede merdriftsomkostninger bliver 1168 mill.kr. til gas og 92 mill.kr. til drift og vedligeholdelse, i alt 1452 mill.kr.

Boostingen øger elproduktion på blokken med ca. 22 pct. Dette bygger på en forudsætning om en stigning i elvirkningsgrad på 3 pct. og fastholdt varmeproduktion, jf. afsnit 4.2. Det giver en stigning på ca. 413.000 MWh i gennemsnit. Der er derfor en merindtægt fra salg af denne el. Indtægten svinger fra år til år i takt med den forudsatte elpris. Indtægten for en gennemsnitsblok udgør ca. 106 mill.kr. i 2010, svarende til 1452 mill.kr. i nutidsværdi.

Tabel 4-3 Budgetøkonomiske omkostninger for Erhvervet (pr. blok), delvis boosting, 2004-priser.

De totale meromkostninger til investering og drift ved delvis boosting på en blok udgør 1545 mill. kr. i nutidsværdi. Indtægterne fra det ekstra elsalg er en nutidsværdi på 1452 mill.kr. Blokken får derved en nettoomkostning på 93  mill.kr. i nutidsværdi i gennemsnit. Dette svarer til en årlig omkostning på ca. 7 mill.kr. pr. blok eller 72 kr. pr. kg NO_x, jf. Tabel 4-3. Heri indgår kun NO_x reduktionen i Danmark.

Staten får et provenutab på ca. 73 mill.kr. i nutidsværdi på landsplan for alle 10 blokke fra mistet SO₂-afgift som følge af den fortrængte el, svarende til et årligt tab på 5 mill.kr.

Der kan stilles spørgsmålstegn ved realismen af dette tiltag, jf. bemærkningerne i sammenfatningen, afsnit 1.2 .

4.4 Velfærdsøkonomiske omkostninger

De velfærdsøkonomiske investerings- og driftsomkostninger giver i gennemsnit en samlet nutidsværdi på 1,8 mia.kr. pr. blok, jf. Tabel 4-4. Dette er beregnet som de budgetøkonomiske omkostninger (fra Tabel 3-3) forhøjet med nettoafgiftsfaktoren på 1,17, jf. afsnit 2.6. Den ekstra indtægt fra elsalg er ikke med i den velfærdsøkonomiske analyse, da det er transfereringer i samfundet.

Tabel 4-4 Velfærdsøkonomiske omkostninger, investering og drift (pr blok), delvis boosting (2004-priser)

Ved boosting bliver statens afgiftsprovenu mindre, da emissionen af SO₂ formindskes. Dette skyldes den fortrængte elproduktion ved boosting. Dette tabte afgiftsprovenu skal ikke indgå i de velfærdsøkonomiske omkostningerne, da der blot er tale om en transferering fra én sektor til en anden. Men der skal medtages et velfærdsøkonomisk forvridningstab som følge af denne provenuændring, jf. afsnit 2.7. Statens provenu mindskes samlet med ca. 7 mill.kr. i nutidsværdi for en gennemsnitsblok,  jf. Tabel 4-5, da SO₂-udledning mindskes. Dette provenu skal hentes ind igen via andre skatter og afgifter, hvilket giver samlede forvridningsomkostninger på 20 pct. af provenutabet forhøjet med nettoafgiftsfaktoren eller 1,7 mill.kr. i nutidsværdi. Da kraftværkerne ikke betaler CO₂-afgift, mister staten ikke et provenu som følge af en nedgang i CO₂-emissionen.

Tabel 4-5  Øvrige velfærdsøkonomiske omkostninger, Forvridningstab (pr. blok), Delvis boosting (2004-priser)

* Provenutabet for SO₂ er beregnet som SO₂ -mængden gange afgiftssatsen på 10 kr. pr. kg SO₂.

Boosting medfører en øget elproduktion. Elproduktionen øges i gennemsnit med ca. 413.000 MWh pr. år pr blok. Det antages, at den ekstra elproduktion – som følge af boostingen –  fortrænger anden elproduktion i såvel Danmark som i de øvrige nordiske lande, jf. afsnit 2.12. De sparede omkostninger ved elproduktion er beregnet udfra elprisen på det nordiske elmarked, Nord Pool markedet. Der er anvendt den vejede Nord Pool pris forhøjet med nettoafgiftsfaktoren på 1,17^[17]. Nutidsværdien bliver 1699 mill.kr. pr. blok, jf. Tabel 4-6.

Der kan stilles spørgsmålstegn ved realismen af disse forudsætninger, jf. bemærkningerne i sammenfatningen afsnit 1.2.

Tabel 4-6  Sparet elproduktionsomkostninger ved delvis boosting (pr. blok). (2004-priser)

Miljøeffekterne består dels af effekterne fra selve boostingen (gasturbinen) og dels af effekterne fra den sparede elproduktion. Boostingen øger udledningen af NO_x, CO₂ og SO₂. Den sparede elproduktion formindsker emissionen af NO_x, SO₂, CH₄ og N₂O. Udledningen af CO₂ medregnes ikke ved den sparede elproduktion, da CO₂-omkostningerne allerede er indeholdt i elprisen på Nord Pool markedet^[18], men CO₂-omkostningen fra selve boostingen skal medtages. Mængderne er beregnet ved hjælp af emissionskoefficienterne for el på Nord Pool^[19], jf. tabel 2-9.

Selve boostingen forøger NO_x-udledningen. Det skyldes det ekstra forbrug af gas på gasturbinen. Til gengæld mindsker den fortrængte el udledningen af NO_x. Netto fås en reduktion af NO_x udledningen.

I 2010 udgør stigningen fra gasturbinen 27 tons NO_x, jf. tabel 4-7. Dette er beregnet som stigningen i gasforbruget på gasturbinen på 3200 TJ for en blok i gennemsnit ganget med NO_x-emissionskoefficienten på en ny gasturbine på 8,4 g pr. GJ fra tabel 4-1.

Tabel 4-7  Reduktion af NO_x udledning, delvis boosting (pr blok).

Fortrængningen af anden el giver en reduktion af NO_x udledning på i alt 245 tons i 2010. Heraf sker halvdelen  - 123 tons – i Danmark og den anden halvdel i udlandet, idet halvdelen af elproduktionen antages af blive fortrængt i udlandet frem til 2015^[20]. Den samlede NO_x reduktion i Danmark, som er det aktuelle mål, når det gælder den danske opfyldelse af NO_x målsætningen, bliver da 123 tons fratrukket 27 tons, i alt 96 tons NO_x i 2010.

Ved værdisætningen af NO_x til brug for beregningen af det velfærdsøkonomiske overskud - CBA beregningen - indgår hele NO_x effekten, dvs. både effekten i udland og i Danmark. Den samlede NO_x effekt fremgår også af tabel 4-7. I 2010  øges NO_x udledningen med de 27 tons fra selve boostingen og mindskes med 245 tons fra den fortrængte el, netto en reduktion på 218 tons NO_x.

Bemærk at miljøgevinsten for NO_x stammer fra den fortrægte el og ikke selve boostingen

Nutidsværdien af værdien af miljøeffekterne (inkl. NO_x) er -125 mill.kr. pr. blok, jf. Tabel 4-8. Den negative værdi skyldes, at værdien af CO₂-udledning fra selve boostingen, dvs. det ekstra gasforbrug på turbinen, medregnes som en omkostning, mens CO₂-værdien pga. den fortrængte el ikke indgår, da den allerede er inkluderet i elprisen og dermed i værdien af den fortrængte el, dvs. de sparede elproduktionsomkostninger i tabel 4-6. Tabel 4-8 giver dermed ikke et samlet billede af miljøeffekten. Der er ingen CO₂-effekt fra brændselsskiftet fra kul til gas som i den fulde boosting i kapitel 3.

Tabel 4-8  Værdi miljøeffekter, delvis boosting (pr blok). 2004-priser.

* For NO_x, SO₂, CH₄ og N₂O reduceres udledningen både ved boosting og pga. en sparet elproduktion. Den sparede mængde ganges med priserne fra tabel 2-3 og tabel 2-4 for at få den samlede værdi af miljøeffekterne. For CO₂ indgår kun værdien af CO₂-udledning fra selve boostinen (dvs. det ekstra gasforbrug på turbinen). Det skyldes, at CO₂-værdien pga. den fortrængte el indgår i de sparede elproduktionsomkostninger i tabel 4-6.

De samlede velfærdsøkonomiske omkostninger består af summen af investeringer og drift, plus forvridningstabet og fratrukket de sparede elproduktionsomkostninger. Dette giver velfærdsøkonomiske omkostninger med en nutidsværdi på 110 mill.kr. pr. blok, jf. tabel 4-9.

Miljøgevinsterne (inkl. NO_x) giver en nutidsværdi på -125 mill.kr. pr. blok. Delvis boosting giver dermed et velfærdsøkonomiske underskud på 235 mill.kr. pr. blok i nutidsværdi.

De velfærdsøkonomiske omkostninger bliver 312 kr. pr. kg NO_x, der reduceres.

Tabel 4-9  Samlede velfærdsøkonomiske omkostninger, delvis boosting (pr. blok). 2004-priser

Fodnoter

^[15] Jf. Rambøll (2003).

^[16] Jf. Rambøll (2003), afsnit 3.1.

^[17] Jf. tabel 6 i Appendiks: Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser på energiområdet, Energistyrelsen, april 2005.

^[18] Jf. afsnit 5 Appendiks: Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser på energiområdet, Energistyrelsen, april 2005.

^[19] Jf. tabel 8 i Appendiks: Forudsætninger for samfundsøkonomiske analyser på energiområdet, Energistyrelsen, april 2005.

^[20] Forudsætningen om en ligelig fordeling mellem indenlandsk og udenlandsk elproduktion indtil 2015 og derefter 100 pct. indenlandsk stammer fra beregninger på Energistyrelsens RAMSES-model, jf. afsnit 2.12.

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

Version 1.0 August 2006, © Miljøstyrelsen.