Avfall som bränsle

Sammanfattning Bakgrund Avfallet blir ett allt viktigare bränsle för fjärrvärmeproduktionen. Det är en följd av förbudet mot att deponera brännbart avfall. En framtida, stor import av avfall förstärker den effekten. Avfallsförbränningen påverkar också elsystemet. Fjärrvärme från avfall konkurrerar å ena sidan ut elbaserad fjärrvärme. Å andra sidan konkurrerar konventionell avfallsförbränning också ut annan, mer effektiv kraftvärmeproduktion. Forskningens inriktning Sedan 1987 har Energisystemteknik arbetat med systemstudier av lokala, regionala och nationella avfallshanteringssystem. Vår huvudinriktning är att analysera och utveckla metoder och modeller för att analysera det övergripande avfallshanteringssystemet med fokus på energirelaterade frågor. Under treårsperioden 2001-2003 inriktades forskningsverksamheten vid avfallsgruppen framförallt på fyra delprojekt: • Avfallsförbränning i de framtida fjärrvärmesystemen. Avfallsförbränningen i Sverige kommer att nästan fördubblas under de närmaste åren. Det har givit upphov till många känslor och åsikter, inte bara inom avfallsområdet, utan även hos fjärrvärmeaktörerna. I detta delprojekt studerade vi vilka bränslen avfallet konkurrerar med i fjärrvärmesektorn, och hur kraftvärmeproduktionen påverkas av utbyggnaden. • Import av avfallsbränslen. Under de senaste tio åren har avfallsbranschen fört åtskilliga diskussioner kring frågor om import av avfallsbaserade bränslen. Kärnfrågan har varit om man ska förhindra, acceptera eller till och med förorda avfallshandel mellan länderna inom Norden och EU. I detta delprojekt studerar vi drivkrafterna för avfallsimport, och hur dessa drivkrafter kan utvecklas i framtiden. • Slam som bränsle och näringsämne. På grund av tungmetallhalter och larmrapporter rörande t ex risken för spridning av sjukdomar och bromerade flamskyddsmedel, har det blivit svårt att få avsättning för slam på åkermark. År 2005 införs dessutom ett förbud mot deponering av organiskt avfall vilket även kommer att gälla för slam. Mot denna bakgrund växer nya tekniker och metoder fram för att behandla slammet och utvinna energi och/eller näringsämnen ur det. Vi har studerat de effekter framväxande teknikerna ger upphov till i avfallshanteringssystemet, energisystemet och vatten- och avloppsreningssystemet. • Ny avfallsteknik. En trolig följd av att allt mer avfall styrs mot förbränning är att mottagningsavgifterna till avfallsförbränning stiger kraftigt. Då ökar incitamenten för andra aktörer att utveckla ny teknik som har andra egenskaper än avfallsförbränning, t ex en större elproduktion eller en mer stabil restprodukt. I detta delprojekt fokuserar vi på pyrolys och annan förgasning av avfallet. Vi jämför dessa mot konventionell avfallsförbränning. Resultat Som en följd av deponiförbudet för brännbart avfall planerar fjärrvärmeföretagen i Sverige att nästan fördubbla avfallsförbränningen. Det kommer att påverka fjärrvärmeproduktionen olika i olika kommuner. Sett över hela landet kommer mängden fjärrvärme från avfall att öka med 6,6 TWh/år. Den totala mängden fjärrvärme blir dock bara 0,9 TWh/år större. Det betyder att 5,7 TWh/år av annan fjärrvärmeproduktion konkurreras ut. Det är framförallt fjärrvärmeproduktion baserad på biobränsle (3,3 TWh/år), men även fjärrvärme som produceras med olja (0,6 TWh/år), naturgas (0,5 TWh/år), spillvärme (0,4 TWh/år), värmepumpar (0,3 TWh/år) mm. I teorin kan avfall användas för att minska användningen av fossila bränslen. Våra resultat visar att avfallet i praktiken snarare konkurrerar ut biobränslen från fjärrvärmeproduktionen. Om syftet är att minimera den totala användningen av fossila bränslen, behöver det biobränsle som konkurreras ut från fjärrvärmesektorn hitta andra marknader. Mottagningsavgifterna till avfallsförbränning är betydligt lägre i Sverige än i Tyskland, Norge, Holland och Danmark. En viktig förutsättning för att kunna hålla ned kostnaderna vid avfallsförbränning är att det finns avsättning för den utvunna energin. I detta avseende har Sverige en gynnsam position i jämförelse med Norge, Holland och Tyskland. I Sverige liksom i Danmark är fjärrvärmen väl utbyggd, vilket innebär stora marknader för den utvunna energin. Svensk avfallsförbränning gynnas också av energi- och koldioxidskatterna som utgår på förbränning av fossila bränslen. Dessa skatter har drivit upp produktionskostnaderna för fjärrvärmeproduktion vilket innebär att värdet på värmen som framställs från avfallet har ökat. Deponiförbud och höga deponiskatter i Danmark, Norge och Holland samt skatt på avfallsförbränning i Danmark och Norge ger också ekonomiska incitament till att transportera avfallet till förbränning i Sverige. Återföring av slam till åkermark har lägre kostnader men större miljöpåverkan än de övriga alternativ för slamhantering som vi studerat: samförbränning av slam och avfall, BioCon-processen och Cambi-KREPRO-processen. Samförbränning har högst kostnader men minst miljöpåverkan. De två andra teknikerna, som syftar till att både utvinna fosfor och energi ur slammet, är nya och oprövade i kommersiella sammanhang. Data över dessa tekniker är därmed behäftade med stora osäkerheter. Skillnaderna mellan de två nya teknikerna är dock relativt liten. Resultaten gäller specifikt för Göteborg. För att generalisera dem till hela Sverige krävs en analys av effekterna i de lokala fjärrvärmesystem som berörs. Det är svårt att producera elenergi effektivt med avfall som bränsle. Därför kommer den planerade utbyggnaden av avfallsförbränning att leda till att potentialen för elproduktion i kraftvärmeverk minskar med ca 0,4 TWh/år. En större mängd elenergi skulle kunna produceras från avfallet om det förgasas eller pyrolyseras och man eldar den bildade gasen. Pyrolys eller förgasning har också fördelen att askan kan bli mindre farlig än vid vanlig avfallsförbränning. Det verkar dock vara svårt att göra dessa tekniker kommersiellt konkurrenskraftiga