Alternativa lösningar då värmecentralen i Västankvarn förnyas

RE-maatila |

Engelbert Engblom, Yrkeshögskolan Novia

Västankvarn Gård består av 250 ha åker och 340 ha växtlig skogsmark. Gården har fungerat som skoljordbruk i över 100 år. Den totala uppvärmda byggnadsytan är cirka 6800 m2. Dessutom behövs det mycket energi till spannmålstorken under hösten. I mitten av 1990-talet beslöt man att bygga en värmecentral för att ersätta många separata små värmepannor i de enskilda husen. Den årliga förbrukningen av olja var då 200.000 liter och många pannor började bli gamla. Värmecentralen organiserades som ett aktiebolag, Bio-Väst, med understödsföreningen för Västankvarn som huvudägare. Den nya värmecentralen använder träflis som råvara och togs i bruk i december 1998. Den har en effekt på 700 kW. Från värmecentralen går det 3 linjer  kulvertrör till 23 byggnader plus spannmålstorken. Hela fjärrvärmenätet är 1350m långt.


Bild 1. Flisvärmecentralen i Västankvarn (Engelbert Engblom).

Värmecentralen finns i en separat byggnad. Pannrummet är litet, bara 20m2, med en Laka PS-700 panna som har fasta roster. Dessutom finns det två 70 m3 stora silos för flis, och mellan dem ett utrymme för stångmatare och flistransport vidare till pannan. Flisförrådet behöver fyllas på med ca 100 flis-m3 en gång per vecka under vinterhalvåret. Cirkulationspumparna finns i ett äldre pannrum i en annan byggnad intill. I samma utrymme finns också två reservpannor med oljebrännare. De har en sammanlagd effekt på 370 kW. I medeltal har försäljningen av värme från värmecentralen varit 1900 MWh energi per år. Eftersom energimätningen sker vid de enskilda byggnaderna ingår inte fjärrvärmenätets energiförluster i detta värde. Energiförsäljningen för januari har varit 200 – 340 MWh och för juni 45 – 100 MWh.

Som råvara används träflis från rötskadad gran och sådan lövved som inte kan säljas till ett bättre pris än värdet på alternativ energiråvara. Totalförbrukningen är  cirka 1000m3, d.v.s. 2600 flis-m3, energived per år. En del av virket, i medeltal 250-300m3, kommer från gårdens egen skog, resten köps in från utomstående skogsägare. Bio-Väst anlitar en entreprenör som flisar, transporterar flisen till värmecentralen samt ansvarar för driften och rutinunderhållet i panncentralen. Flisen transporteras med lantbrukstraktor och vagn från energivirkeslagret och kippas i flissilon. Från silon matas flisen vidare med stångmatare och skruvar till pannan.

Värmepannan har varit i kontinuerlig drift sedan december 1998, dvs över 18 år. Den tekniska livslängden på pannan varierar beroende på vilken typ av råvara som används som bränsle, pannans och returvattnets temperatur samt underhåll. Enligt tillverkaren Laka (Ilkka Sillanpää 16.2.2017) borde den tekniska livslängden för en panna av den här sorten vara ca 30 år, om man använder bra råvara som bränsle och sköter om servicen. Högre fukthalt i bränslet, låg förbränningstemperatur och låg temperatur på returvattnet sänker pannans livslängd. På samma sätt inverkar bränslen som har en speciellt stor korroderande effekt, såsom färska barr och bränslen från åker. Den viktigaste reparationsåtgärden för att förlänga pannans livslängd är att förnya den eldfasta murningen i förbränningsutrymmet. Den har förnyats en gång och är nu snart i behov att förnyas igen. Om pannan är i kontinuerlig drift håller plåtar och svetsfogar bättre än om man eldar satsvis och pannan kallnar emellan. Materialtjockleken i konvektionsdelen är också avgörande, eftersom det är här korrosionsskador främst uppstår. I den nuvarande pannan är materialtjockleken 6 mm. Korrosionsskador uppträder först i konvektionsdelens nedre del. Genom att se efter om det finns anfrätta platser, i samband med sotning, kan man uppskatta pannans återstående användningstid. Den nuvarande pannan har använts under ganska optimala förhållanden, kontinuerligt och huvudsakligen med rent träflis.

Panncentralen har i stort sett fungerat enligt de krav man ställde på den då den köptes. Det finns ett GSM-larm kopplat till pannan. Via det får entreprenören reda på störningar i systemet. Det har varit ca 12 larm per år. De flesta larmen har berott på att flisen tagit slut eller hängt upp sig i silon. Rökgastemperaturen är 170 grader då pannan är nysotad, vilket betyder att pannans verkningsgrad då är drygt 80%. Sotningen är inte automatisk, det går 1 timme arbetstid per gång för att sota pannan. Den utförs nu varannan vecka. Före sotningen stiger rökgastemperaturen till 230 grader, vilket sänker verkningsgraden till långt under 80%. Entreprenören som sköter anläggningen gör nästan varje dag en rutinkontroll av pannan på plats eftersom det inte går att göra det via nätet.

Den nuvarande värmecentralen borde ha drygt 10 år brukstid kvar, då man utgår från att den använts under goda förhållanden, men det kan också bli problem redan tidigare. På basen av erfarenheter från nuvarande anläggning och möjliga nya biobränslen som finns på gården bör man först besluta vilket biobränsle som skall vara huvudbränsle i den nya värmecentralen. Gården har spannmålsodling, men spannmålen används till stor del som foder åt mjölkkor, medan största delen av halmen blir kvar på åkrarna. Från gårdens skog finns det också i framtiden möjlighet att använda mindre värdefulla sortiment till energi. De nuvarande förbrukningspunkterna är relativt nära varandra. För att kunna nå nya kunder skulle man vara tvungen att avsevärt förlänga fjärrvärmelinjerna, med höjda fasta kostnader och värmespill som följd. Den nuvarande värmecentralens effekt har  räckt till också under kalla dagar på vintern. En ny värmecentral kan därför ha samma effekt.

Eftersom en stor del av den egna spannmålsproduktionen går åt som foder till mjölkkor i den egna ladugården är det inte vettigt att använda spannmål av god kvalitet som bränsle. För att få en energimängd som motsvarar 200.000 liter olja behövs det 600 ton spannmål av bra kvalitet. Den nuvarande pannan klarar inte råvaror från jordbruket eftersom den har fasta roster och är tillverkad av ett material som inte tål syror. I en ny värmecentral bör det gå att använda både sorteringsavfall och spannmål av låg kvalitet som en del av råvarumixen. Halm kunde utnyttjas som energiråvara i värmeverket. Med en medelskörd på 2 ton halm per hektar behövs det halmskörd från 200 hektar för att motsvara 200.000 liter olja. Med tanke på att man inte årligen kan ta halm från samma åkrar skulle den egna halmskörden täcka på sin höjd hälften av behovet, resten skulle man behöva köpa. Eftersom halm har ganska låg energitäthet per volymenhet skulle man vara beroende av att det finns gårdsbrukare på nära håll som är villiga att sälja halm. En satseldad halmpanna kräver mera skötsel i form av daglig påfyllning under vintern eller dyr utrustning för att automatisera skötseln. Om man ändå vill använda halm kan den pelleteras. Efter det kan man använda den med samma utrustning som för träflis.

Den nuvarande värmecentralen använder träflis som råvara. Också här kommer bara en del av råvarubehovet från den egna gården. Trä innehåller ändå, jämfört med halm, betydligt mera energi per volymenhet vilket gör att transportkostnaderna blir rimliga också vid längre avstånd. Det finns god tillgång på rötskadat virke inom några kilometer från gården. Tack vare att man kan skaffa billig råvara lokalt blir råvarukostnaden i värmecentralen låg per producerad MWh. Det leder samtidigt till att det inte blir ekonomiskt lönsamt med pellets som bränsle. En av orsakerna till att man i tiden satsade på en flisvärmecentral var ju också att en så stor del som möjligt av allt man använder skulle gynna det lokala samhället.

Den nuvarande värmecentralen finns centralt i mitten av fjärrvärmenätet. Om man skulle flytta den till någon annan plats skulle all dimensionering av värmerör först behöva kontrolleras. En flytt till en annan plats skulle också leda till högre anslutningskostnader i form av ny anslutning för el-, vatten och avlopp och en ombyggnad av anslutningen för fjärrvärmerören. Men samtidigt kunde man eventuellt ha en reservpanna som skulle fungera med pellets eller spannmål i den gamla byggnaden. Då skulle de nuvarande reservpannorna, som fungerar med olja, kunna tas ur bruk.

Om man besluter att hålla kvar värmecentralen på samma plats som tidigare finns det fortfarande två alternativ: bygga nytt eller placera in ny utrustning i det gamla huset. Det nuvarande huset är invändigt i relativt bra skick. Där finns också alla anslutningar färdiga. Men samtidigt är det ganska trångt runt pannan. Det är därför inte alls säkert att en ny panna, som fyller de krav man har, skulle rymmas in i det nuvarande utrymmet. Det är också lättare, det vill säga det går snabbare, att utföra service på pannan och hålla allt rent om det är lätt att röra sig runt den.


Bild 2. Utrymme att gå mellan panna och vägg (Engelbert Engblom)

En kombination av alternativen kunde vara att bygga till en ny del för den nya pannan i den gamla panncentralen och utnyttja det gamla utrymmet för reservpanna. Den ena flissilon kunde då användas för sorteringsavfall och andra alternativa bränslen. Men man bör samtidigt komma ihåg att tex en eventuell brand i värmecentralen samtidigt kunde slå ut reservsystemet. Om man besluter sig för att behålla den gamla flismatningsutrustningen och bara byta ut pannan måste bytet ske under sommaren då förbrukningen av värme är som lägst. För att kunna byta panna i den nuvarande byggnaden måste taket tillfälligt lyftas av vid bytet och alla anslutningar anpassas efter den nya pannan. Hela värmecentralen måste också uppdateras så att den och utrustningen fyller aktuella krav för brandskydd och säkerhet. Samtidigt måste också all teknik som blir kvar kontrolleras och slitna delar bytas ut. Det blir ett ganska långt avbrott och under det måste värmen produceras med hjälp av olja. Allt måste vara klart och systemet hinna testköras innan spannmålstorken börjar användas i början av augusti.

En ny panna skall fungera klanderfritt i minst 30 år och vid behov kunna anpassas till nya energiråvaror. Den skall med råge fylla miljökraven som finns idag, men också vara planerad så att det finns utrymme att montera till extrautrustning då kraven skärps. För att minimera servicebehovet och optimera verkningsgraden bör styrningen av förbränningen vara automatiserad och kunna följas med i realtid via nätet. Då man vill kunna använda råvaror från åkern måste den nya pannan vara utrustad med rörliga roster och hålla för sura rökgaser. Det är svårt att kunna blanda flis och sorteringsavfall så att det blir en jämn blandning, på grund av att vikten per volymenhet är så olika. Det kan därför behövas en skild silo för specialråvaror så att man kan använda en råvarutyp i taget. Då kan råvaror med litet energiinnehåll användas under tider med liten förbrukning.

Alla nya pannor i den här storleksklassen har automatisk sotning men också all kringutrustning, såsom askskruvar, behöver anpassas för de större askmängder som kommer från åkergrödor. Trots att den råvara som man använder idag är billig är det viktigt att den nya pannan har en så hög verkningsgrad som möjligt. Att få ut mera värme av råvaran är vettigt både för miljön och ekonomin. Därför borde man utreda vilka möjligheter det finns att installera tillvaratagning av energi från rökgaserna genom kondensering av vattenångan. För närvarande används tekniken främst i större anläggningar men det finns lyckade försök också i små värmeverk. Samtidigt som verkningsgraden stiger blir rökgaserna tvättade och värmecentralens miljöpåverkan minskar.

För tillfället är det ett lågt pris på el medan överföringen hela tiden blir dyrare. Under en tidsperiod på 30 år hinner det här ändra många gånger. Förbrukningen av el är hög i Västankvarn på grund av ladugården med mjölkkor. Man har planer på att installera solpaneler för att täcka en del av det egna behovet. I samband med byte av värmecentral kunde det också vara motiverat att utreda möjligheten till samproduktion av el och värme. Under en stor del av hösten och vintern är värmekonsumtionen inte så stor att värmepannan behöver köras med full effekt. Under samma tidsperiod producerar solpanelerna väldigt lite el. Då kunde en del av pannans effekt omvandlas till el och på det sättet ytterligare öka andelen lokalt producerad energi. Om man vill genomföra detta ställer det ytterligare krav på utrymmet i panncentralen och på pannan.

En värmepanna har en begränsad brukstid. Efter det ökar risken för höga reparationskostnader och störningar i värmedistributionen. Om planeringen av pannbytet inleds först efter det att problemen uppstått blir sällan resultatet optimalt. Trots att den nuvarande panncentralen borde hålla ännu drygt 10 år är det redan nu dags att diskutera och fatta beslut om de stora riktlinjerna. Vilken är den optimala lösningen för att få maximal flexibilitet både vad gäller energiråvara och eventuella tilläggslösningar som ökar verkningsgraden? Vilka ekonomiska satsningar krävs? Kan man få stöd från samhället? Hur finansierar man den egna andelen av investeringen? Under planeringens gång kommer en del av förutsättningarna naturligtvis att förändras men med tillräckligt lång planeringstid blir slutresultatet en ny värmecentral där man på bästa tänkbara sätt kombinerar det man lärt sig av den gamla anläggningen med nytänkande och modern teknik. Utgångspunkten är och förblir den samma: Lokal produktion av värme med lokala råvaror och med hjälp av lokal arbetskraft.

 
 
DMS