This thesis aims to examine the viability of various techniques for increased electricity generation in CHP plants and the effect of electricity price fluctuations on the profitability.The techniques examined are fuel dryer, pellet production, methane production, combined methane- and pellet production, seasonal heating storages in caverns and pit heat storages and condensing tail. Using Excel and Matlab, the prerequisites for investment costs, revenues and expenses were calculated. What affects the price of electricity is a combination of economic and technological development, energy prices, economic structure, population changes and weather. Different scenarios for the electricity price were therefore examined. In the base case, the electricity price was given by the Nord Pool electricity price statistics of area three in 2011. Thereafter, WiMo was used to design the electricity scenarios for 2030, which was then applied to the data to obtain the viability of various scenarios. The techniques examined were found to give greater profits to the CHP plant by increasing and optimizing the production of electricity. Methane production and combined methane and pellet production showed good revenue. These investments, however, require large initial capital and are somewhat sensitive to political fluctuations. Fuel drying is essential to invest in the polygeneration techniques but is according to this study, a risky single investment. Seasonal heat storages show signs of becoming a good investment. However, the technology is new and relatively untested. According to this study an investment in a condensing tail is not recommended, since it exhibits non-viability in all cases. / Detta examensarbete syftar till att undersöka lönsamheten i olika tekniker för utökad elproduktion i kraftvärme. Elpriset, som påverkar intäkterna från den utökade elproduktionen, analyseras särskilt för att påvisa hur lönsamheten i de olika teknikerna påverkas av elprisetsvariationer. De tekniker som undersöks är bränsletork, energikombinat i form av pellets-och metanproduktion, säsongsvärmelager och kondenssvans. Examensarbetet har utförts i samarbete med Sweco Energuide. Bakgrunden till rapporten är de förändringar som sker på värme- och elmarknaderna, där ökade krav på energieffektiviseringar i byggnader och utbyggnaden av förnyelsebar elproduktion kan leda till ett minskat värmebehov och mer varierande elpriser. Detta påverkar kraftvärmebranschens lönsamhet och kan leda till ett större intresse för att hitta nya användningsområden för värme och öka intresset för en mer flexibel elproduktion. Övriga faktorer som påverkar lönsamheten identifierades som tekniska förutsättningar, politiska styrmedel samt bränslepriser. De undersökta teknikerna är: • Bränsletork med hjälp av bäddtorksteknik. I en bränsletork värms bränslet upp innan det sätts in i pannan. Ett torrare bränsle ökar förbränningstemperaturen och reducerar rökgasflödet, vilket innebär att pannans effektivitet ökar. På detta sätt kan elverkningsgraden ökas samtidigt som det ger kraftvärmeproducenten mer flexibilitet då värmen från kraftvärmeverket antingen kan användas till att torka bränslet eller skickas ut på fjärrvärmenätet. • Energikombinatsystem som kan producera ytterligare nyttighet, i denna rapport i form av pellets och/eller metan, utöver att producera el och värme. För att framställa pellets och bränsle genom förgasning krävs att bränslet först torkas. Intäkter kan bestå i längre drifttid, ökad elproduktion och försäljning av kombinatet. • Säsongsvärmelager i form av bergrumslager och groplager. Säsongsvärmelager ökar möjligheten att frikoppla värmeproduktionen från elproduktion genom lagring av värme. Genom att lagra värme när värmebehovet hos fjärrvärmekunderna är lågt kan verket köras på fullast under större delar av året och producera mer el under denna tid. Värme från lagret kan sedan användas när efterfrågan på värme är stor och på så sätt minimera användningen av kostsamma oljepannor. • Kondenssvans som kopplas på den existerande kraftvärmeproduktionen. Genom att installera en kondensturbin efter den vanliga fjärrvärmeturbinen kan operatören välja mellan att producera både el och värme eller att leda ångan genom kondensturbinen och därmed endast producera el med högre elverkningsgrad. Detta kan vara lönsamt i situationer då efterfrågan på el är hög medan efterfrågan på värme är liten. Med hjälp av Excel och Matlab har grundförutsättningar för investeringskostnader, intäkteroch utgifter räknats ut. I grundfallet har elprisdata använts från NordPools statistik för år2011. Därefter har programmet WiMo, Swecos egna prognosprogram, använts för att utforma elprisscenarier för år 2030 som sedan applicerats på data för att få fram lönsamheten i olika scenarier. Att optimera elproduktionen mot elpriset visade sig ge större lönsamhet från elintäkterna i kraftvärmeverk för de undersöka teknikerna. De energikombinattekniker som i denna studie visar god lönsamhet är metanproduktion och kombinerad metan- och pelletsproduktion. Dessa investeringar kräver dock ett stort startkapital och lönsamheten påverkas till stor del av politiska styrmedel och marknadssvängningar. Bränsletork är en förutsättning för att kunna investera i energikombinatteknikerna men är enligt denna studie en riskfylld enskild investering. Säsongsvärmelager har goda förutsättningar att bli en god investering. För att säsongsvärmelager skall vara lönsamt krävs dock att det finns en oljeanvändning på vintern att minimera. Enligt denna studie är en investering i kondenssvans inte att rekommendera då den uppvisar olönsamhet i alla olika fall.

SammanfattningI ett kraftvärmeverk binds en stor del energi i de varma rökgaserna. Genom att installera rökgaskondensering kan energi från röken tillvaratas. På kraftvärmeverket Skogsbacka i Lycksele har man tittat på möjligheterna att installera rökgaskondensering. Detta arbete syftar till att ta reda på om och vid vilka förutsättningar det skulle vara lönsamt för Skogsbacka att också investera i utrustning för elproduktion vid låggradig värme, för att på så sätt använda energin från rökgaskondenseringen. Idag finns flera tillverkare som erbjuder fristående aggregat som kan utvinna el vid låga temperaturer. De maskiner som undersöks här är Powerbox och FlexiGen, som båda fungerar enligt principen för en ”organic rankine cycle”, och den nyutvecklade tekniken C3, som fungerar på ett annat sätt, med ett arbetsmedium som delas upp i olika komponenter och sedan återskapas med en kemisk reaktion. Verkningsgraden är beroende på hur stora temperaturdifferenser som finns tillgängliga. Möjliga placeringar för aggregaten undersöks och för de fall där inkoppling vore möjligt beräknas elutbytet från aggregatet och från värmeverkets turbin. Slutsatsen blir att den ekonomiska vinsten blir väldigt liten, även för den lösning som gett gynnsammast resultat. / In a bio-fuelled combined heat and power plant, a lot of energy is lost in the outgoing fumes. By condensing the moist in the fumes, a lot of this energy can be recovered. At the plant Skogsbacka in Lycksele, investments in technology to do this is being considered. The purpose of this study is to evaluate the potential for using the recovered energy at Skogsbacka for generation of electricity. Different technologies are available for the generation of electricity from low grade heat. This study looks into "Powerbox" and "FlexiGen", two machines working according to the Organic Rankine Cycle, and C3, a newly developed technology that uses a chemical reaction to split the working media into different components. Ways to integrate the machines with the existing system are discussed, and the resulting electricity produced is calculated, and the influence on the rest of the system is considered. It is concluded that the possible economical winnings are very small.

<p>Elcertifikatsystemet infördes 2003 för att främja elproduktion från förnybara energikällor. Producenter av förnybar el tilldelas ett elcertifikat för varje producerad MWh och elleverantörer måste köpa in elcertifikat motsvarande en viss kvot av deras elförsäljning, vilket skapar en marknad för elcertifikat. Systemet har lett till att den förnybara elproduktionen från kraftvärme ökat, dels genom förändrad drift samt ökad andel förnybara bränslen i befintliga anläggningar och dels genom investeringar i nya anläggningar.</p><p><p>2007 infördes en lagändring som tidsbegränsar tilldelningen av elcertifikat till en anläggning till maximalt 15 år. De kraftvärmeanläggningar som erhållit stöd sedan systemets införande kommer inte längre tilldelas elcertifikat efter 2012 eller 2014. Detta har lett till att flera kraftvärmeproducenter hävdar att de kommer att investera i nya anläggningar med huvudsaklig motivering att erhålla nya elcertifikat, snarare än att förbättra prestanda. Detta skulle minska utnyttjningstiden för befintliga anläggningar, vilket skulle kunna ses som samhällsekonomiskt negativt om investeringen endast leder till att en anläggning ersätter en principmässigt likvärdig anläggning. Detta examensarbetes huvudsakliga syfte är att utreda vilken påverkan den tidsbegränsade tilldelningen får på elproduktionen i utfasade kraftvärmeverk samt om elcertifikat kan fungera som enda grund till att kraftvärmeproducenter investerar i nya anläggningar. Rapporten utgår från hypotesen ”<em>kraftvärmeanläggningar som fasats ut ur elcertifikatsystemet fortsätter att producera förnybar el och den tidsbegränsade tilldelningen av elcertifikat ger samhällsekonomiskt positiva effekter”.</em></p></p><p><p><p>Tre olika energisystem; Växjö, ett fiktivt ”standardsystem” och Linköping, modelleras med hjälp av modelleringsverktyget MODEST. För att se hur elproduktionen förändras beroende på elcertifikattilldelning, simuleras de tre systemen från 2013 och framåt dels med och dels utan elcertifikattilldelning. Resultaten visar att elproduktionen minskar i alla tre systemen då stödet försvinner. I Växjö sker produktionsförändringarna huvudsakligen genom mer rökgaskondensering, i standardsystemet genom mer direktvärme och i Linköping genom mindre kondensproduktion. En uppskalning av resultaten görs för att se den totala produktionsminskningen för de anläggningar som mister sitt stöd efter 2012. En sammanvägd minskning av elproduktionen uppskattas årligen hamna i storleksordningen 15 %, vilket motsvarar cirka 500 GWh av de drygt 3 300 GWh biokraftvärmeproduktion som fasas ut. Genom att denna produktion fasas ut sparas nästan en miljard in i stöd. Detta innebär en kostnad på cirka 2 000 kr/MWh för att bibehålla produktionsnivån, vilket är ett mycket högt stödbehov.</p><p>I modellerna har möjlighet även getts till investeringar. För Växjö och standardsystemet ges möjlighet att investera i identiska kraftvärmeanläggningar som de befintliga i systemen. Elcertifikatstöd visar sig inte vara tillräckligt som enda motivering för att investera i en ny anläggning. I kombination med bättre prestanda är elcertifikattilldelning dock en betydande faktor. Simuleringarna kan inte visa att upphörd elcertifikattilldelning leder till att investeringar blir lönsamma, som inte skulle varit det även med fortsatt tilldelning.</p><p>I huvudsak bekräftas hypotesen, eftersom produktionsminskningarna i förhållande till besparat stöd är så små att det inte kan ses som samhällsekonomiskt motiverbart att fortsätta tilldela anläggningarna elcertifikat. Simuleringarna kan inte heller visa att tilldelning av elcertifikat kan fungera som enda grund till investeringar i nya anläggningar.</p></p><p> </p><p> </p></p> / <p>The Swedish system for green certificates was established in 2003 to promote production of electric power from renewable energy sources. As a result of the system, renewable combined heat and power production (CHP) has increased in Sweden. This is seen by an increased use of existing CHP-plants, an increased use of renewable energy sources and also investments in new plants.</p><p>In 2007, the period of time a plant is entitled certificates was limited to 15 years. Plants that have been given certificates since 2003 will lose their support after 2012 or 2014. This has resulted in many CHP producers claiming that they will invest in new plants with the main purpose to receive new certificates. That would decrease the utilization time of existing plants. From a national economic point of view this could be seen as negative since new plants would replace comparable plants. The aim for this master's thesis is to investigate how the time limitation affects the production of electric power in CHP plants and if receiving green certificates is a sufficient reason to invest in new plants. This thesis is written with the hypothesis that "<em>CHP-plants, which no longer are entitled to green certificates, will continue producing renewable electric power and that the time limitation gives positive effects from a national economic point of view</em>"</p><p>Three energy systems, Växjö, a fictitious "typical system" and Linköping, are modeled in the energy-system optimization tool MODEST. The heat and electric power production are simulated from 2013 with and without green certificates. The simulations show that the production of electric power decreases in all three systems without the certificates. From those CHP-plants that lose their certificates after 2012, the estimate is that a decrease of 15%power production will occur. This corresponds to more than 500 GWh/year. Approximately one billion SEK is being saved by not giving the plants certificates. This means that the price to maintain the production level is about 2 000 SEK/GWh, which is very expensive.</p><p>MODEST is given the possibility to invest in new CHP plants equal to the existing ones in the energy systems, with the difference that the new plants would be given certificates. Receiving green certificates is shown to not be a sufficient motive for investing in new plants.</p><p>The conclusion of this master's thesis is that the hypothesis for the most part is correct. The production of renewable electric power will decrease to some extent, but from a national economic point of view it cannot be motivated to continue giving certificates to CHP plants after 15 years, if the decrease in production is put in relation to the spared cost.</p>

<p>Syftet med den här rapporten är att göra en undersökning av möjligheterna för användning av långtidsvärmelager för drift i kraftvärmesystem. Projektet han initierats av adj. professor Heimo Zinko, IKP Energisystem i form av bidrag till ett projekt inom IEA, Annex VIII. Projektet utförs i samarbete med Svensk Fjärrvärme, Tekniska Verken AB i Linköping, ENA Energi AB i Enköping och ZW Energiteknik i Nyköping. Projektet har genomförts av två examensarbetare vid Linköpings Tekniska Högskola under höstterminen 2006.</p><p>Projektet har delats in i två studier där ENA Energi AB i Enköping och Tekniska Verken AB i Linköping har varit de två studieobjekttiven. Modeller för värme- och elproduktion har konstruerats i Microsoft Excell och sedan har manuella simuleringar genomförts. Dels för grundfallen och för investeringsalternativ med olika lagerstorlekar. Det har även gjorts en simulering på Tekniska Verken AB: s data för värmebehov där grundproduktionen skett med en gaskombianläggning.</p><p>Resultaten visar att en investering av ett värmelager är lönsamt då värmeproduktionen för topplaster sker med olja som den gör för Tekniska Verken AB. Om däremot värmeproduktionen för topplaster sker med biobränslen eller andra billiga bränslen är det inte längre lika lönsamt att göra en investering av ett värmelager. Projektet visar även att en investering av ett lager kan minska utsläppen av koldioxid eftersom värmeproduktionen från olja kan minimeras.</p><p>En investering av ett värmelager med storleken 200 000 m3 för Tekniska Verken AB är den mest lönsamma. Den ger ett investeringsutrymme på 11,1 miljoner SEK per år samtidigt som utsläppen av koldioxid minskar med 8 300 ton. För ENA Energi AB är endast en investering av ett lager med storlek à 100 000 m3 lönsam. Den ger ett investeringsutrymme på 3,2 miljoner SEK per år. För det tredje fallet med gaskombianläggningen visade det sig att alla investeringar skulle vara lönsamma.</p>

<p>This thesis is made by Carl Persson and Alejandro Saavedra for Gryaab. Gryaab is Gothenburg’s water processing plant and produces about 60 GWh biogas annually with a flow around 1150 Nm3/h. Gryaab wants to research their possibilities to become independent with electrical energy and the possibilities to enrich, upgrade biogas. The use of methane rich gases like biogas and natural gas is today low in Sweden compared to major parts of the world. Natural gas is one of the most established energy sources in the world, it contributes to about a quarter of the world energy supply. In Sweden natural gas only contributes about 2 % of the energy supply. The natural gas in Sweden is being imported from Denmark and the gas net goes from Malmo to Gothenburg. Usage of gas in that region is about 20 % of total energy usage. There are a total of 26 municipalities along the south- and west coast. Biogas is climate neutral and all infrastructures being used today with natural gas can potentially be used with biogas. The purpose of this thesis is to examine old and new technology intended to harvest energy in biogas and compare these technologies in a decision matrix. We have chosen two areas, combined heat and power (CHP) and upgrading biogas. In this report there are short reviews of heat engines, gas turbines, fuel cells, PSA, scrubbers, cryogenics, internal methane enrichment, ecologic lung, sulphide- and water removal. Interesting and appropriate technologies for Gryaab might be high temperature fuel cells, like molten carbonate fuel cells, or big gas engines in MW range, like Jenbacher J624 GS, in combined heat and power. These CHP systems are flexible in fuel quality, the biogas only need simpler purification, and they have a high electrical efficiency. To upgrade biogas to vehicle gas quality are water scrubbers, PSA and cryogenics all good choices. Cryogenically treated biogas gives liquid or combusted methane and liquid carbon dioxide as a byproduct.</p><p>Det här examensarbetet är gjort av Alejandro Saavedra och Carl Persson åt Gryaab. Gryaab är reningsverket i Göteborg vilka producerar cirka 60 GWh biogas årligen med ett flöde runt 1150 Nm3/h. Gryaab vill undersöka deras möjligheter att bli självförsörjande av elenergi och möjligheter att förädla, uppgradera biogasen. Användning av metanhaltiga gaser som biogas och naturgas är idag i Sverige låg jämfört stora delar av världen. Naturgas är en av världens mest etablerade energikällor, den står för cirka en fjärdedel av världens energiförsörjning. I Sverige står naturgasanvändningen för bara 2 %. Naturgasen i Sverige importeras från Danmark och stamnätet sträcker sig från Malmö till Göteborg. Användningen i den regionen uppgår till cirka 20 % av total energiförbrukning. Det är totalt 26 kommuner längst syd- och västkusten. Biogas är CO2-neutral och all infrastruktur som idag används för naturgas är potentiellt användbar för biogas. Syftet med examensarbetet är att undersöka ny och gammal teknik för att nyttja biogas på samt att utvärdera och jämföra teknikerna i en utvärderingsmatris. Vi har riktat in oss på två områden, el- och värmegenerering samt förädling av biogas. I det här arbetet står det kortfattade summeringar om värmemotorer, gasturbiner, bränsleceller, PSA, scrubbers, kryoteknik, processintern metananrikning, ekologisk lunga, svavelväte- och vattenavskiljning. Intressanta och lämpliga tekniker för Gryaab kan vara högtempererade bränsleceller, som smältkarbonat-bränsleceller, eller stora gasmotorer i MW- skala, som Jenbacher J624 GS i el- och värmegenerering. Dessa kraftvärmesystem är mycket flexibla när det gäller bränslekvalité, biogasen kräver endast enklare rening och dessutom har de hög elverkningsgrad. För att förädla biogasen till fordonsgaskvalité är vattenscrubber, PSA och kryoteknik alla bra val. Kryoteknisk uppgradering av biogas kan ge flytande eller gasformig metan samt flytande koldioxid som biprodukt.</p>

This thesis is made by Carl Persson and Alejandro Saavedra for Gryaab. Gryaab is Gothenburg’s water processing plant and produces about 60 GWh biogas annually with a flow around 1150 Nm3/h. Gryaab wants to research their possibilities to become independent with electrical energy and the possibilities to enrich, upgrade biogas. The use of methane rich gases like biogas and natural gas is today low in Sweden compared to major parts of the world. Natural gas is one of the most established energy sources in the world, it contributes to about a quarter of the world energy supply. In Sweden natural gas only contributes about 2 % of the energy supply. The natural gas in Sweden is being imported from Denmark and the gas net goes from Malmo to Gothenburg. Usage of gas in that region is about 20 % of total energy usage. There are a total of 26 municipalities along the south- and west coast. Biogas is climate neutral and all infrastructures being used today with natural gas can potentially be used with biogas. The purpose of this thesis is to examine old and new technology intended to harvest energy in biogas and compare these technologies in a decision matrix. We have chosen two areas, combined heat and power (CHP) and upgrading biogas. In this report there are short reviews of heat engines, gas turbines, fuel cells, PSA, scrubbers, cryogenics, internal methane enrichment, ecologic lung, sulphide- and water removal. Interesting and appropriate technologies for Gryaab might be high temperature fuel cells, like molten carbonate fuel cells, or big gas engines in MW range, like Jenbacher J624 GS, in combined heat and power. These CHP systems are flexible in fuel quality, the biogas only need simpler purification, and they have a high electrical efficiency. To upgrade biogas to vehicle gas quality are water scrubbers, PSA and cryogenics all good choices. Cryogenically treated biogas gives liquid or combusted methane and liquid carbon dioxide as a byproduct. Det här examensarbetet är gjort av Alejandro Saavedra och Carl Persson åt Gryaab. Gryaab är reningsverket i Göteborg vilka producerar cirka 60 GWh biogas årligen med ett flöde runt 1150 Nm3/h. Gryaab vill undersöka deras möjligheter att bli självförsörjande av elenergi och möjligheter att förädla, uppgradera biogasen. Användning av metanhaltiga gaser som biogas och naturgas är idag i Sverige låg jämfört stora delar av världen. Naturgas är en av världens mest etablerade energikällor, den står för cirka en fjärdedel av världens energiförsörjning. I Sverige står naturgasanvändningen för bara 2 %. Naturgasen i Sverige importeras från Danmark och stamnätet sträcker sig från Malmö till Göteborg. Användningen i den regionen uppgår till cirka 20 % av total energiförbrukning. Det är totalt 26 kommuner längst syd- och västkusten. Biogas är CO2-neutral och all infrastruktur som idag används för naturgas är potentiellt användbar för biogas. Syftet med examensarbetet är att undersöka ny och gammal teknik för att nyttja biogas på samt att utvärdera och jämföra teknikerna i en utvärderingsmatris. Vi har riktat in oss på två områden, el- och värmegenerering samt förädling av biogas. I det här arbetet står det kortfattade summeringar om värmemotorer, gasturbiner, bränsleceller, PSA, scrubbers, kryoteknik, processintern metananrikning, ekologisk lunga, svavelväte- och vattenavskiljning. Intressanta och lämpliga tekniker för Gryaab kan vara högtempererade bränsleceller, som smältkarbonat-bränsleceller, eller stora gasmotorer i MW- skala, som Jenbacher J624 GS i el- och värmegenerering. Dessa kraftvärmesystem är mycket flexibla när det gäller bränslekvalité, biogasen kräver endast enklare rening och dessutom har de hög elverkningsgrad. För att förädla biogasen till fordonsgaskvalité är vattenscrubber, PSA och kryoteknik alla bra val. Kryoteknisk uppgradering av biogas kan ge flytande eller gasformig metan samt flytande koldioxid som biprodukt.

Elcertifikatsystemet infördes 2003 för att främja elproduktion från förnybara energikällor. Producenter av förnybar el tilldelas ett elcertifikat för varje producerad MWh och elleverantörer måste köpa in elcertifikat motsvarande en viss kvot av deras elförsäljning, vilket skapar en marknad för elcertifikat. Systemet har lett till att den förnybara elproduktionen från kraftvärme ökat, dels genom förändrad drift samt ökad andel förnybara bränslen i befintliga anläggningar och dels genom investeringar i nya anläggningar. 2007 infördes en lagändring som tidsbegränsar tilldelningen av elcertifikat till en anläggning till maximalt 15 år. De kraftvärmeanläggningar som erhållit stöd sedan systemets införande kommer inte längre tilldelas elcertifikat efter 2012 eller 2014. Detta har lett till att flera kraftvärmeproducenter hävdar att de kommer att investera i nya anläggningar med huvudsaklig motivering att erhålla nya elcertifikat, snarare än att förbättra prestanda. Detta skulle minska utnyttjningstiden för befintliga anläggningar, vilket skulle kunna ses som samhällsekonomiskt negativt om investeringen endast leder till att en anläggning ersätter en principmässigt likvärdig anläggning. Detta examensarbetes huvudsakliga syfte är att utreda vilken påverkan den tidsbegränsade tilldelningen får på elproduktionen i utfasade kraftvärmeverk samt om elcertifikat kan fungera som enda grund till att kraftvärmeproducenter investerar i nya anläggningar. Rapporten utgår från hypotesen ”kraftvärmeanläggningar som fasats ut ur elcertifikatsystemet fortsätter att producera förnybar el och den tidsbegränsade tilldelningen av elcertifikat ger samhällsekonomiskt positiva effekter”. Tre olika energisystem; Växjö, ett fiktivt ”standardsystem” och Linköping, modelleras med hjälp av modelleringsverktyget MODEST. För att se hur elproduktionen förändras beroende på elcertifikattilldelning, simuleras de tre systemen från 2013 och framåt dels med och dels utan elcertifikattilldelning. Resultaten visar att elproduktionen minskar i alla tre systemen då stödet försvinner. I Växjö sker produktionsförändringarna huvudsakligen genom mer rökgaskondensering, i standardsystemet genom mer direktvärme och i Linköping genom mindre kondensproduktion. En uppskalning av resultaten görs för att se den totala produktionsminskningen för de anläggningar som mister sitt stöd efter 2012. En sammanvägd minskning av elproduktionen uppskattas årligen hamna i storleksordningen 15 %, vilket motsvarar cirka 500 GWh av de drygt 3 300 GWh biokraftvärmeproduktion som fasas ut. Genom att denna produktion fasas ut sparas nästan en miljard in i stöd. Detta innebär en kostnad på cirka 2 000 kr/MWh för att bibehålla produktionsnivån, vilket är ett mycket högt stödbehov. I modellerna har möjlighet även getts till investeringar. För Växjö och standardsystemet ges möjlighet att investera i identiska kraftvärmeanläggningar som de befintliga i systemen. Elcertifikatstöd visar sig inte vara tillräckligt som enda motivering för att investera i en ny anläggning. I kombination med bättre prestanda är elcertifikattilldelning dock en betydande faktor. Simuleringarna kan inte visa att upphörd elcertifikattilldelning leder till att investeringar blir lönsamma, som inte skulle varit det även med fortsatt tilldelning. I huvudsak bekräftas hypotesen, eftersom produktionsminskningarna i förhållande till besparat stöd är så små att det inte kan ses som samhällsekonomiskt motiverbart att fortsätta tilldela anläggningarna elcertifikat. Simuleringarna kan inte heller visa att tilldelning av elcertifikat kan fungera som enda grund till investeringar i nya anläggningar. / The Swedish system for green certificates was established in 2003 to promote production of electric power from renewable energy sources. As a result of the system, renewable combined heat and power production (CHP) has increased in Sweden. This is seen by an increased use of existing CHP-plants, an increased use of renewable energy sources and also investments in new plants. In 2007, the period of time a plant is entitled certificates was limited to 15 years. Plants that have been given certificates since 2003 will lose their support after 2012 or 2014. This has resulted in many CHP producers claiming that they will invest in new plants with the main purpose to receive new certificates. That would decrease the utilization time of existing plants. From a national economic point of view this could be seen as negative since new plants would replace comparable plants. The aim for this master's thesis is to investigate how the time limitation affects the production of electric power in CHP plants and if receiving green certificates is a sufficient reason to invest in new plants. This thesis is written with the hypothesis that "CHP-plants, which no longer are entitled to green certificates, will continue producing renewable electric power and that the time limitation gives positive effects from a national economic point of view" Three energy systems, Växjö, a fictitious "typical system" and Linköping, are modeled in the energy-system optimization tool MODEST. The heat and electric power production are simulated from 2013 with and without green certificates. The simulations show that the production of electric power decreases in all three systems without the certificates. From those CHP-plants that lose their certificates after 2012, the estimate is that a decrease of 15%power production will occur. This corresponds to more than 500 GWh/year. Approximately one billion SEK is being saved by not giving the plants certificates. This means that the price to maintain the production level is about 2 000 SEK/GWh, which is very expensive. MODEST is given the possibility to invest in new CHP plants equal to the existing ones in the energy systems, with the difference that the new plants would be given certificates. Receiving green certificates is shown to not be a sufficient motive for investing in new plants. The conclusion of this master's thesis is that the hypothesis for the most part is correct. The production of renewable electric power will decrease to some extent, but from a national economic point of view it cannot be motivated to continue giving certificates to CHP plants after 15 years, if the decrease in production is put in relation to the spared cost.

Syftet med den här rapporten är att göra en undersökning av möjligheterna för användning av långtidsvärmelager för drift i kraftvärmesystem. Projektet han initierats av adj. professor Heimo Zinko, IKP Energisystem i form av bidrag till ett projekt inom IEA, Annex VIII. Projektet utförs i samarbete med Svensk Fjärrvärme, Tekniska Verken AB i Linköping, ENA Energi AB i Enköping och ZW Energiteknik i Nyköping. Projektet har genomförts av två examensarbetare vid Linköpings Tekniska Högskola under höstterminen 2006. Projektet har delats in i två studier där ENA Energi AB i Enköping och Tekniska Verken AB i Linköping har varit de två studieobjekttiven. Modeller för värme- och elproduktion har konstruerats i Microsoft Excell och sedan har manuella simuleringar genomförts. Dels för grundfallen och för investeringsalternativ med olika lagerstorlekar. Det har även gjorts en simulering på Tekniska Verken AB: s data för värmebehov där grundproduktionen skett med en gaskombianläggning. Resultaten visar att en investering av ett värmelager är lönsamt då värmeproduktionen för topplaster sker med olja som den gör för Tekniska Verken AB. Om däremot värmeproduktionen för topplaster sker med biobränslen eller andra billiga bränslen är det inte längre lika lönsamt att göra en investering av ett värmelager. Projektet visar även att en investering av ett lager kan minska utsläppen av koldioxid eftersom värmeproduktionen från olja kan minimeras. En investering av ett värmelager med storleken 200 000 m3 för Tekniska Verken AB är den mest lönsamma. Den ger ett investeringsutrymme på 11,1 miljoner SEK per år samtidigt som utsläppen av koldioxid minskar med 8 300 ton. För ENA Energi AB är endast en investering av ett lager med storlek à 100 000 m3 lönsam. Den ger ett investeringsutrymme på 3,2 miljoner SEK per år. För det tredje fallet med gaskombianläggningen visade det sig att alla investeringar skulle vara lönsamma.

Ökade växthusgasutsläpp leder till klimatförändringar vilket påverkar miljön och livet på jorden. En del i att motverka dessa förändringar är att ställa om energisystemets beroende av fossila bränslen till förnyelsebara energikällor. I Sverige förväntas kärnkraften avvecklas vilket innebär att någon annan form av elproduktion måste ersätta den förlorade produktionen i kärnkraften. Dessutom sker en ökning av intermittenta energikällor som vindkraft och solel där elproduktionen inte kan styras. Omställningen innebär att nya krav ställs på elnätet för att kraftbalansen ska bibehållas. Elproduktionen i kraftvärmeverk, vilken är beroende av värmeproduktionen och därmed värmebehovet, har potential att bidra med flexibilitet och reglering av elsystemet. Trots det finns indikationer på att andelen kraftvärme i Sveriges energisystem kommer att reduceras. Kraftvärmens fördelar måste därför lyftas då den kan ha stor betydelse för Sveriges energisystem i framtiden. I det här arbetet studeras elproduktionen i fjärrvärmeanslutna kraftvärmeverk i en medelstor stad i Sverige. Det görs i syfte att undersöka potentialen för en fjärrvärmeansluten villa att med dess fjärrvärmeförbrukning som underlag, täcka sin elförbrukning med elektricitet producerad i fjärrvärmesystemet. Arbetet har utförts i form av en fallstudie på Faluns fjärrvärmesystem där verklig förbruknings- och produktionsdata har använts i olika beräkningar. Med en typvillas fjärrvärmeförbrukning som underlag har den motsvarande elproduktionen i kraftvärmeverken beräknats och jämförts med husets elförbrukning. Dessutom har beräkningar utförts för att analysera vilket förhållande mellan el- och total fjärrvärmeproduktion (αsystem-värde) som krävs för att månaden då elförbrukningen är som högst, ska täckas med elektricitet producerad i kraftvärmeverken. Resultaten visar att αsystem-värdet på 0,18 i genomsnitt, är för lågt för fjärrvärmesystemet att täcka en villas elförbrukning med elektricitet baserad på villans fjärrvärmeförbrukning. Lägst försörjningsgrad inträffar under sommarmånaderna medan den under den kalla delen på året är betydligt högre där den som högst uppgår till 80 %. Det αsystem-värde som krävs för att försörjningsgraden ska vara 100 % månaden då elförbrukningen är som högst är 0,24 vilket är ett fullt rimligt α-värde för biobränslebaserade kraftvärmeverk. Elproduktionen är likväl för liten även med det teoretiskt beräknade αsystem-värdet för att en villas elförbrukning på årsbasis ska kunna försörjas med elektricitet producerad i fjärrvärmesystemet baserat på villans fjärrvärmeförbrukning. Några månader under vinterhalvåret täcks elförbrukningen emellertid till fullo. Med dagens utformning på stadens fjärrvärmesystem och den teknik som idag finns är det inte möjligt att öka förhållandet mellan el- och fjärrvärmeproduktion tillräckligt mycket för att nå en försörjningsgrad på 100 %. Däremot täcks en stor del av elförbrukningen vintertid, vilket är då elnätet är som mest belastat i Sverige. Det innebär att en villa med dess fjärrvärmeförbrukning och den elektricitet som genereras till följd, bidrar positivt till kraftbalansen i Sveriges elnät.

Vårt ständigt ökande energibehov tillsammans med att de fossila bränslelagren sannolikt inte räcker länge till gör att nya och koldioxidneutrala energikällor är viktigare än någonsin. Kraftvärme producerad med biomassa är ett utmärkt alternativ för produktion av grön el och fjärrvärme för att värma våra hem. Idbäckens kraftvärmeverk i centrala Nyköping förser ca 95% av Nyköping med fjärrvärme via kraftvärmepannan panna 3 och de fastbränsleeldade hetvattenpannorna panna 1 och 2. Panna 3 eldas primärt med returträflis och panna 1 och 2 med skogsbränslen. Under en längre tid har panna 3 visat ett lägre utbyte från inköpt bränsle till producerad energi. Förväntat utbyte eller totalverkningsgrad ligger kring 85% exklusive. rökgaskondensering för denna typ av anläggning, det verkliga utbytet ligger kring 76-81% de senaste åren. Detta projekt utfördes på uppdrag av Vattenfall BU Heat Sweden i ett försök att kartlägga vart förlusterna uppstår och bestämma det teoretiska energiutbytet mellan inköptbränsle och producerad energi. Därför har verkningsgrad för panna 3 och tillhörande ångsystem utvärderats för att säkerställa att förlusterna inte uppstår på anläggningen. Efter detta har förluster som inte kan förklaras med pannans och ångsystemets verkningsgrad försökt kartläggas. Dessa förluster utanför anläggningen har misstänkts bero på nedbrytning av bränslet under lagring vilket orsakar förluster av torrsubstans och därav brännbart material.  Pannans verkningsgrad har studerats under perioden Januari 2020 till och med Mars 2020 för att få en uppfattning om pannans prestanda den senaste tiden. Pannans verkningsgrad bestämdes till 88,2% under perioden, ångsystemets verkniningsgrad bestämdes till 95,3% under samma period. Kombinerat ger det en totalverkningsgrad på 84,0% vilket ligger i linje med det förväntade. Det teoretiska energiutbytet, vad kvoten mellan producerad energi och tillfört bränsle borde vara utifrån bestämda förluster ligger ca 2%-enheter högre på 86,1% under motsvarande period. Det saknas alltså flera %-enheter ner till det verkliga utbytet på 76-81%. Tre specifika driftfall har också studerats under låg, medel och hög last för att se när anläggningen är som mest effektiv. Utredningen visar att pannan och ångsystem är som mest effektiv vid hög last då trenden är att totalverkninggraden ökar med ökad last. De kvarstående förlusterna har inte kunnat kartläggas till fullo. En massbalans avseende aska in till, och ut från anläggningen har gjorts. En stor skillnad har noterats där aska ut från anläggningen är ca dubbelt så stor som den förväntade, vilket kan bero på att askhalten i inkommande bränsle är högre än vad bränsleanalyserna indikerar. Ett försök att kartlägga lagringsförluster har gjorts genom att jämföra inköpt bränsle med vad som faktiskt vägts in vid anläggningen där en viss skillnad har identifierats. Stora skillnader i enstaka bränsleleveranser gör det svårt att dra någon slutsats av detta men visar på osäkerheterna som finns kring bestämning av inköpt energi. En känslighetsanalys gjordes där det konstaterades att en felaktig bestämning av bränslets vikt utgör den känsligaste variabeln vid bestämning av det faktiska energiutbytet. En utökad provtagning har gjorts på ett bränsle som lagrats ca 7 veckor innan förbränning. Proverna visar på viss nedbrytning och försämring av bränslekvaliteten genom en ökad fukt- och askhalt samt att värmevärdet minskat under lagringen, vilket kan vara en del av orsaken till det låga utbytet de senaste åren. Fler provtagningar bör göras före och efter lagring av bränslet för att få ett större underlag till vad som händer med bränslet under lagring då detta inte är helt klarlagt för returträ. Detta tillsammans med att följa upp skillnaderna mellan köpt bränsle och invägt på Idbäcken så kan kanske det låga energiutbytet förklaras.