OMZETTING VAN REJECTS UIT DE PAPIER- EN KARTONINDUSTRIE NAAR ENERGIE OP EIGEN TERREIN

Ecofys BV Kanaalweg 16-G NL-3503 RK Utrecht The Netherlands I: www.ecofys.nl E: [email protected] T: +31 (0)30 280 7853 F: +31 (0)30 280 8301

OMZETTING VAN REJECTS UIT DE PAPIER- EN KARTONINDUSTRIE NAAR ENERGIE OP EIGEN TERREIN

-Vertrouwelijk-

Bart Dehue Berry Meuleman Danny Hanssen Juli 2006 Copyright Ecofys 2006

Projectnummer PBIONL061499

In opdracht van: Koninklijke Vereniging van Nederlandse Papier- en kartonfabrieken

Samenvatting

De papieren kartonindustrie kampt met stijgende energie- en afzetkosten. Samen met het algemene streven naar energie-efficiënte in de industrie is dit aanleiding geweest om de mogelijkheden te onderzoeken om de rejects uit het recycleproces van papier en karton in te zetten voor energieopwekking voor eigen gebruik. Op basis van een haalbaarheidsonderzoek op financieel, technologisch, vergunningstechnisch en organisatorisch vlak kan geconcludeerd worden dat de inzet van rejects voor energieopwekking in de papieren kartonindustrie een veelbelovende mogelijkheid is. Financieel gezien verdient het sterk de aanbeveling de installatie puur voor de productie van processtoom in te zetten en niet voor elektriciteitsproductie. Met de productie van processtoom kan met de Coarse Rejects alleen landelijk al 8-9 miljoen € per jaar op gaskosten bespaard worden (bij een gasprijs van 0,23 €/m3). Afhankelijk van de hoogte van de afzetkosten komt daar nog 2,5 -13 miljoen € per jaar bij aan bespaarde afzetkosten. Afhankelijk van de schaalgrootte en afzetkosten varieert de terugverdientijd van een dergelijke installatie van 0,7 – 3,0 jaar. Daarbij renderen grotere installaties beter dan kleinere en verdient het vanuit een puur financieel oogpunt de voorkeur om de rejects van meerdere locaties in te zamelen en op één locatie in te zetten. Echter, ook kleinere installaties zijn financieel interessant en kunnen vanuit organisatorisch oogpunt voordelen bieden. Bovenop de Coarse Rejects, die vanwege hun hoge stookwaarde en brede beschikbaarheid het meest voor de hand liggen voor energieopwekking, zijn ook de Screens en Staarten energetisch interessante stromen die eenvoudig met de Coarse Rejects meegestookt kunnen worden. Het meestoken van Afvalwaterzuiveringsslib en de-inkingsslib kan besparingen op de afzetkosten opleveren maar is energetisch beduidend minder interessant. Technologisch gezien zijn afhankelijk van de schaalgrootte roosteroven- en wervelbedverbranders het meest geschikt voor toepassingen in de papieren kartonindustrie. Vergassen en pyrolyse worden mede door het vochtgehalte van de rejects niet aanbevolen. Een verbrandingsinstallatie op rejects is op de meeste locaties goed in het huidige energiesysteem in te passen. Echter op een aantal locaties is de afstemming met de huidige WKK mogelijk problematisch. Met betrekking tot de emissies moet de installatie vanwege de eigenschappen van de rejects aan de BVA voldoen. Daarbij komt dat het goed mogelijk is dat belanghebbenden strengere emissie-eisen verlangen. Omdat er voldoende mogelijkheden bestaan om zelfs aan de strengere emissie-eisen te voldoen is het in de regel verstandiger de hiervoor beno-

OMZETTING VAN REJECTS UIT DE PAPIER- EN KARTONINDUSTRIE NAAR ENERGIE OP EIGEN TERRIEN

13-07-2006

II

digde additionele investeringen te maken en zo latere bezwaarprocedures te voorkomen. Emissie-eisen vormen zowel technisch als financieel geen knelpunt. Het verkrijgen van de vergunningen vorm het kritische punt in de situatie van de papieren kartonindustrie. Bezwaarschriften kunnen het proces eindeloos vertragen en zelfs leiden tot het geheel niet verstrekken van de vergunning. Het wordt daarom aanbevolen om voortijdig met belanghebbenden in gesprek te gaan om samen de eisen te definiëren waaraan de installatie moet voldoen om zo latere bezwaarprocedures te voorkomen. Deze werkwijze heeft bij meerdere installaties al zijn waarde bewezen. Gezien de gunstige uitkomst van deze haalbaarheidsanalyse adviseren wij de VNP om concrete vervolgstappen te nemen in het traject naar realisatie. Deze bestaat ons inziens ten minste uit de volgende stappen: • Inventarisatie van geïnteresseerde papieren kartonfabrieken. • Ontwerpvoorstel specifieke case op basis van inventarisatie. • Gedetailleerde haalbaarheidsanalyse; o Vergunningen: oriënterend gesprek met provincie en gemeente; o Draagvlak: vroegtijdig opstellen communicatieplan belanghebbenden; o Technisch: technische oplossingen leveranciers uitvragen inclusief rookgasreiniging. Bepalen assmeltpunt rejects; o Financieel: budgettaire offertes investering uitvragen en detail analyse transportkosten en operationele kosten; o Organisatorisch: analyse geschikte samenwerkingsvormen; • Go – no Go beslissing.


13-07-2006

III

Inhoudsopgave

1

Inleiding

1

2

Inventarisatie reststromen

2

2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3

3

Wel of geen elektriciteitsproductie 3.1 3.2

4

Conversietechnologie Vergassen Pyrolyse Verbranden

Financiële haalbaarheidsanalyse 5.1 5.2 5.3

6

Financiële analyse: WKK of processtoomproductie Inpasbaarheid in huidige energiesystemen

Conversietechnologie & emissies 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3

5

Analyse beschikbare reststromen Eigenschappen en beschikbaarheid Coarse Rejects Beschikbaarheid in Nederland Eigenschappen van de Coarse Rejects Alternatieve stromen

Scenario omschrijving Financiële resultaten Inzet AWZ-slib

Subsidies en vergunningen 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.2

Subsidies EIA MEP Overige subsidies Vergunningen


2 3 3 5 5

7 7 8

11 11 11 12 12

16 16 17 20

21 21 21 21 22 22

13-07-2006

IV

7

Conclusies & aanbevelingen 7.1 7.2

Annex A

24

Conclusies Aanbevelingen

24 25

Afkortingen en definities

27

Annex B Financiële analyse WKK versus stoomproductie

28

Annex C

29

C.1 C.2 C.3 C.4

Toepassingen vergassing Vergassing in combinatie met gasturbine Vergassing in combinatie met gasmotor Vergassing in combinatie met bestaande gasgestookte ketels Vergassing in combinatie met aparte stookgasketel

29 29 30 30

Annex D

Financiële analyse stoomproductie 31

Annex E

Vergunningprocedure

34

Annex F

Factsheet

35


13-07-2006

V

1

Inleiding

De papierindustrie is een energieintensieve industrie waaraan de stijgende energieprijzen niet onopgemerkt voorbij gaan. Samen met de stijgende afzetkosten voor de rejectstromen en het algemene streven naar energie-efficiënte heeft dit geleid tot het onderzoeken van de mogelijkheden om rejects uit de papieren kartonindustrie in te zetten voor energieopwekking voor eigen gebruik. Dit rapport geeft een overzicht van de haalbaarheid van een dergelijk toepassing van de rejectstromen. Dit rapport is als volgt opgebouwd. Hoofdstuk 2 geeft een overzicht van de belangrijkste rejectstromen in de Nederlandse papieren kartonindustrie met het oog op energietoepassingen. Hoofdstuk 3 geeft antwoord op de vraag of de inzet van rejects zich moet richten op elektriciteitsproductie of stoomproductie. In hoofdstuk 4 worden de verschillende conversietechnologieën besproken en conclusies getrokken over welke technologieën het meest geschikt zijn voor inzet in de papieren kartonindustrie. Daarnaast wordt in hoofdstuk 4 besproken wat de emissie-eisen zijn en hoe hier aan kan worden voldaan. Vervolgens wordt in hoofdstuk 5 de financiële haalbaarheid geanalyseerd en worden in hoofdstuk 6 de belangrijkste zaken omtrent subsidies en vergunningen besproken. Hoofdstuk 7 geeft ten slotte de conclusies en aanbevelingen.


13-07-2006

1

2

Inventarisatie reststromen

Alvorens adviezen te geven over de wijze waarop reststromen uit het productieproces van papier en karton het beste ingezet kunnen worden voor energieproductie dient eerst helder te zijn wat de soort en hoeveelheid reststromen zijn die beschikbaar zijn voor een dergelijke toepassing. In dit hoofdstuk wordt een samenvatting gegeven van de gegevens over de hoeveelheid en eigenschappen van de verschillende reststromen. De conclusie luidt dat Coarse Rejects de meest voor de hand liggende reststroom is voor energiedoeleinden voor eigen gebruik vanwege de hoge stookwaarde en brede beschikbaarheid. Een dergelijk systeem kan eenvoudig uitgebreid worden met Screens en Staarten welke ook goede energetische eigenschappen hebben. Het bijstoken van deinking sludge en Afvalwaterzuiveringsslib biedt eventueel kansen om afzetkosten te reduceren maar is vanuit energieopwekking weinig interessant. 2.1 Analyse beschikbare reststromen De verschillende reststromen die worden gegenereerd in het papieren kartonproductieproces kennen verschillende naamgevingen wat het onderlinge vergelijk tussen verschillende papierfabrieken bemoeilijkt. Op basis van gegevens die wij hebben ontvangen van de verschillende fabrieken en de persoonlijke toelichtingen daarbij zijn wij gekomen tot een vijftal belangrijke reststromen: Coarse Rejects, Staarten1, Screens2, Afvalwaterzuiveringsslib (AWZ) en De-inkingssludge, zie Tabel 2-1. Op basis van de geschiktheid van deze reststromen voor energieopwekking, de huidige (nuttige) toepassing van de reststroom en de beschikbaarheid van informatie over de reststromen, is besloten om de verdere analyse primair te richten op de Coarse Rejects. Verder zien wij de Staarten en Screens als interessante stromen voor energieopwekking, zij het met een geringer energetisch potentieel dan de Coarse Rejects. De De-inkingssludge wordt verder niet meegenomen in deze analyse omdat deze op vier van de vijf locaties waar deze gegenereerd wordt al wordt ingezet in de CDEM of de Parenco wervelbedverbrander. Bovendien heeft deze stroom een zeer hoog asgehalte en lage stookwaarde. Ook het Afvalwaterzuiveringsslib achten wij slecht geschikt voor thermische conversie vanwege het zeer hoge asgehalte (+/- 50%) en de lage stookwaarde (1,2 MJ/kg40%). In het hoofdstuk over de financiële haalbaarheid zal aandacht besteedt worden aan de mogelijke besparingen op afzetkosten indien AWZ-slib wordt bijgestookt.

1

“Staarten” onstaan doordat plastics en andere fracties zich vervlechten om de stalen strips van de papierbalen. 2 "Screens"ontstaan bij de laatste sorteertrap voordat de pulp de papiermachine opgaat.


13-07-2006

2

Tabel 2-1 Hoeveelheden en energetische eigenschappen reststromen Nederlandse papieren kartonindustrie. Gegevens gebaseerd op aanlevering door verscheidene fabrieken, Ecotarget (2005) en CEPI (2006).

Landelijke hoeveelheid

Vocht-

(tonns / jaar)

gehalte

Totaal

Stook-

As-

waarde

gehalte

Opmerking

(GJ/tonns)

Minus huidige energie

Reststroom Coarse Re-

toepassingen 150.000

134.000

45%

12

8%

Parenco zet Coarse Rejects reeds zelf in voor

jects

energiedoeleinden. Staarten

> 13.500

> 13.500 (ex

(ex staal)

staal)

+/- 45%

+/- 12

+/- 8%

Verbrandingswaarde ongeveer gelijk aan Coarse Rejects. 70% van droge stof bestaat uit plastics, 30% uit staal.

Screens

> 11,000

> 11,000

45%

8

<10%

De-inking

200.000

16.500

45%

3-5

40-50%

Reeds verbrand door CDEM en Parenco. Wei-

sludge

nig interessant voor thermische conversie. AWZ-slib

ob

ob

45%

1,2

+/-50%

Weinig interessant voor thermische conversie.

2.2 Eigenschappen en beschikbaarheid Coarse Rejects 2.2.1 Beschikbaarheid in Nederland In totaal is in Nederland grofweg 73.000 ton0 aan Coarse Rejects beschikbaar. Deze hoeveelheid is redelijk gelijkmatig verdeeld over de drie concentratiegebieden van papierfabrieken met grofweg 28.000 ton0 in het Noorden, 29.000 ton0 is het Oosten (Gelderland) en 16.000 ton0 in het Zuiden, zie Figuur 2-1. Parenco zet de Coarse Rejects momenteel zelf reeds in voor energieopwekking waardoor effectief in Gelderland nog 20.000 ton0 beschikbaar is. Tabel 2-2 geeft de regionaal beschikbare hoeveelheden Coarse Rejects en het thermisch potentieel van deze hoeveelheden. Dit thermisch potentieel loopt op van 3-4 MWth voor een gemiddelde individuele locatie tot 10-18 MWth voor de gemiddelde regio en 42 MWth voor de landelijke hoeveelheid beschikbare Coarse Rejects. Ter vergelijk, het totale thermische vermogen in de papieren kartonindustrie (exclusief elektriciteitsdoeleinden) is groter dan 650 MWth. De landelijke hoeveelheid beschikbare Coarse Rejects kunnen dus ca. 6-7% van het thermische vermogen vervangen.


13-07-2006

3

Figuur 2-1 De beschikbaarheid van rejects in de drie concentratiegebieden van papieren kartonfabrieken in Nederland.

Tabel 2-2 Beschikbaarheid Coarse Rejects in de drie concentratiegebieden en h e t t h e r m i s c h p o t e n t i e e l 3.

Regio Noord Regio Gelderland Regio Zuid Landelijk

3

CR (ton0/j) 28.000 20.000 16.000 64.000

MWth 18,2 13,0 10,4 41,6

Hierbij is gerekend met 8000 draaiuren per jaar en 85% thermisch rendement.


13-07-2006

4

2.2.2 Eigenschappen van de Coarse Rejects De samenstelling van de Coarse Rejects is recentelijk onderzocht door Ecotarget en is samengevat in Figuur 2-2. De droge stof bestaat voor grofweg 34% uit plastics, 57% uit vezels en wet strength en 9% andere stoffen. Voor de thermische conversie is verder de stookwaarde belangrijk die vanwege de hoge fractie plastics relatief hoog is: gemiddeld 24,4 MJ/kg. Ten slotte is het chloorgehalte van belang, welke volgens het Ecotarget rapport gemiddeld 0,80% bedraagt terwijl Kappa Roermond een waarde boven de 1% rapporteert. Dergelijke chloorgehaltes leiden mogelijk tot corrosieproblemen bij hogere temperaturen. Bij lage druk stoomopwekking (voor processtoom zonder WKK) zijn de temperaturen waarschijnlijk laag genoeg om corrosieproblemen met chloor te voorkomen. Bij elektriciteitsopwekking wordt normaliter met hogere druk en temperaturen gewerkt en zal het chlooraspect extra aandacht vergen.

Paper fraction (wet strength) 39,2%

Others 5.6%

Metal 0.9%

Recyclable fibers 18,1%

Wood 1.9%

Plastic 34.3%

Figuur 2-2 Gemiddelde samenstelling Coarse Rejects (Ecotarget 2005).

2.3 Alternatieve stromen Om de hoeveelheid beschikbare rejects voor energieconversie in de papieren kartonindustrie nog verder te vergroten is gekeken naar de mogelijkheden om de eigen stromen uit te breiden met import van rejects uit Duitsland en het inzetten van alternatieve stromen uit Nederland van buiten de papierindustrie. Import rejects uit Duitsland Import van rejects uit het buitenland is hoogstwaarschijnlijk niet toegestaan. Dit is gebaseerd op een uitspraak van de Raad van State in 2005 waarin werd geoordeeld dat de invoer van bijproducten uit Duitsland naar Nederland niet was toegestaan omdat het niet als een “nuttige toepassing” maar als een “handeling van verwijdering” werd geclassificeerd. Voor deze classificatie is het hoofddoel van de importerende installatie doorslaggevend. Omdat de wetgeving op dit gebied niet erg eenduidig is, is het van te voren niet met zekerheid te zeggen of een installatie voor het verwerken van rejects geclassificeerd wordt als een installatie met als hoofddoel verwijdering. Indien dit wel het geval is dan zal het verder niet helpen dat met de verbranding (verwijdering) van de bijproducten tevens


13-07-2006

5

warmte wordt geproduceerd welke wordt teruggewonnen als energie. In dit geval zal de import van rejects uit Duitsland effectief niet toegestaan zijn. Inzet van reststromen kartonindustrie

van

buiten

de

papier-

en

Het inzetten van reststromen van buiten de papieren kartonindustrie vormt technisch gezien geen enkel probleem. Wel verwachten wij dat hierdoor de installatie meer als echte AVI gezien zal worden en dat dit de vergunningverlening negatief kan beïnvloeden.


13-07-2006

6

3

Wel of geen elektriciteitsproductie

In dit hoofdstuk wordt geanalyseerd of de rejects ingezet moeten worden voor elektriciteit en stoomopwekking in een WKK of dat het verstandiger is alleen maar processtoom te produceren. De conclusie luidt dat het financieel gezien interessanter is om met de rejects alleen processtoom te produceren en geen elektriciteit. Tevens wordt aangetoond dat het op de meeste locaties technisch goed mogelijk is dergelijke stoomproductie te integreren in de huidige energiesystemen. 3.1 Financiële analyse: WKK of processtoomproductie Om een onderbouwde keuze te kunnen maken over wel of geen elektriciteitsproductie is voor beide scenario’s een business case uitgewerkt. In deze scenario’s worden alle beschikbare Coarse Rejects in heel Nederland ingezet op 1 locatie. Uit deze business cases blijkt dat het zelfs op landelijk niveau financieel gezien interessanter is om alleen stoom te produceren, zonder elektriciteitsproductie, zie Tabel 3-1. Een uitgebreid overzicht van deze financiële analyse is opgenomen in 7.2Annex B. Aangezien stoomproductie relatief meer rendeert op kleinere schaalgroottes betekent dit dat stoomproductie op regionaal en lokaal niveau nog gunstiger zal uitvallen ten opzichte van elektriciteitsproductie.

Tabel 3-1 Samenvatting financiële analyse WKK versus stoomproductie. Hierbij wordt gerekend met een waarde van 6,5 cent pe r kWhe. Totale investeringskosten

1.000 €

Landelijk WKK Landelijk Warmte 38.200 12.277

Baten Elektriciteit Warmte Subsidie (MEP) Vermeden afzetkosten Totaal

1.000 €/j 1.000 €/j 1.000 €/j 1.000 €/j 1.000 €/j

2.819 6.931 1.084 2.560 13.395

8.464 2.560 11.024

jaren % 1.000 €

4,3 19% 18.484

1,5 66% 40.103

Haalbaarheid Terugverdientijd IRR NCW

De voornaamste redenen dat stoomproductie gunstiger uitvalt dan WKK zijn: • De investeringskosten voor de installatie die alleen stoom voor het primaire proces produceert zijn grofweg een factor drie lager dan voor een installatie welke ook elektriciteit produceert. Dit verschil wordt met name veroorzaakt doordat voor elektriciteitsproductie hogedrukstoom geproduceerd dient te worden waardoor de ketel duurder uit zal vallen. Tevens dient voor elektriciteitsproductie in een stoomcyclus geïnvesteerd te worden.


13-07-2006

7

•

•

•

•

Het papierfabricageproces vraagt veel stoom van relatief lage druk (<30 bar). Deze kan geproduceerd worden met behulp van relatief eenvoudige (goedkope) verbrandingsketels. Vanwege de hoge gaskosten zijn de besparingen bij het produceren van stoom bijzonder hoog (+/- 7€ / GJ)4. De meeropbrengsten van elektriciteitsproductie zijn beperkt. Dit wordt met name veroorzaakt door de lage MEP5-vergoeding: 2,5 cent per kWh voor niet-zuivere biomassa of 1,9 cent per kWh indien de installatie als AVI wordt geclassificeerd (zie hoofdstuk 6). De regelgeving rondom de MEP is recentelijk aan veel wijzigingen onderhevig en zal per 1 januari 2007 opnieuw wijzigen. Dit maakt de MEP tot een onzekere factor. Een scenario zonder elektriciteitsproductie is niet afhankelijk van de wijzigingen in de MEP-regelgeving. Het produceren van lagedrukstoom (LD-stoom) vergt relatief lage temperaturen waarbij het chloorgehalte in de Coarse Rejects niet tot corrosie zal leiden. Bij elektriciteitsproductie moet gewerkt worden met hogere temperaturen waarbij zich wel corrosieproblemen kunnen voordoen.

Omdat sommigen papierfabrieken al een stoomcyclus is het mogelijk om de investering voor elektriciteitsproductie goedkoper uit te voeren. Daarbij maken wij wel de kanttekening dat in een dergelijk geval een deel van de kosten van de stoomcyclus aan de installatie van de rejects gealloceerd dient te worden. In het extreme geval dat geen kosten gemaakt worden voor de stoomcyclus valt de investering grofweg 20% goedkoper uit. Daarmee komt de terugverdientijd van de installatie uit op 3.3 jaar en de NCW op 29 miljoen €. Dit is nog altijd fors minder rendabel dan een installatie die puur processtoom produceert, zie Tabel 3-1. 3.2 Inpasbaarheid in huidige energiesystemen Een belangrijke voorwaarde voor het produceren van LD-stoom met behulp van de reststromen is dat dit de bestaande WKK niet verstoort. Afhankelijk van de locatie wordt de LD-stoom op een van de volgende manieren geproduceerd: • rechtstreeks in lagedrukketels (LD-ketels) met behulp van aardgas zonder relatie met elektriciteitsopwekking. Systeem a en gedeeltelijk ook systeem c in Figuur 3-1. • in een WKK waarbij (eventueel na een gasturbine) het aardgas wordt ingezet in een hogedrukstoomketel waarna in stoomturbines elektriciteit opwekken waarna de resulterende LD-stoom wordt ingezet als processtoom, systeem b, d en e in Figuur 3-1. In het eerste geval (systeem a en c) zal het relatief eenvoudig zijn om rejects in te zetten voor LD-stoom productie. De rejects vervangen rechtstreeks aardgas in het produceren van LD-stoom; een eventuele WKK wordt niet verstoord. In de andere gevallen (systeem b,d,e) ligt de situatie complexer. Daar is de LD-stoom voor het proces afkomstig uit de 4 5

Gebaseerd op een aardgasprijs van 0,23€/m3 en een stookwaarde van 31,65 MJ/m3. Millieu Energie Prestatie


13-07-2006

8

WKK. Indien nu met behulp van de reststromen LD-stoom wordt geproduceerd zal de LD-stoomproductie van de WKK teruggeschroefd moeten worden. In hoeverre dit mogelijk is en of dit tot efficiencyverliezen van de WKK zal leiden zal per situatie geanalyseerd moeten worden. Inzet van reststromen voor de LD-stoomproductie ligt dan ook het meest voor de hand op locaties met LD-stoomketels die los staan van de WKK.

Figuur 3-1 Verschillende energieconversie systemen in de papieren kartonindustrie. (Bron: Energieverbruik in de Nederlandse papieren kartonindustrie. Een overzicht van beleid, cijfers en besparingsmogelijkheden.)


13-07-2006

9

Op locaties met separate LD-stoomketels (systeem a en c) is het vervolgens de vraag of de hoeveelheid LD-stoom die opgewekt kan worden met de reststromen niet groter is dan de hoeveelheid stoom die nu in de separate LD-stoomketels wordt geproduceerd. Dit hangt af van 1) de hoeveelheid LD-stoom die de betreffende locatie produceert in separate LDstoomketels en 2) het energetisch potentieel van de reststromen. Het potentieel van de reststromen hangt weer af van de keuze om de reststromen van enkel de eigen locatie in te zetten of de reststromen van meerdere locaties op één locatie in te zetten. Wij hebben drie scenario’s geanalyseerd: • Lokaal scenario: waarbij enkel de Coarse Rejects van de eigen locatie worden ingezet in de eigen fabriek. • Regionaal scenario: waarbij de Coarse Rejects uit de gehele regio worden ingezet in één fabriek uit die regio. • Landelijk scenario: waarbij de Coarse Rejects vanuit het hele land worden ingezet in één fabriek. Er kan gesteld worden dat alle locaties met een a of een c systeem (dus met separate LDstoomketels) hun eigen Coarse Rejects prima in kunnen zetten zonder overtollige hoeveelheden LD-stoom te produceren. Uit onze analyses gebleken dat er waarschijnlijk in iedere regio goede mogelijkheden liggen om de rejects uit de gehele regio op één locatie in te zetten. Daarbij dient dan wel die locatie gekozen te worden die relatief veel LDstoom opwekt in separate LD-ketels. Het is ook mogelijk om alle Coarse Rejects uit het gehele land in één locatie in te zetten. Er zijn echter maar zeer weinig locaties waarbij dit mogelijk is. Iedere locatie kan voor zich eenvoudig bepalen of het de Coarse Rejects van de regio of het gehele land kwijt kan met behulp van onderstaande tabel. Daarin is het Coarse Rejects potentieel per regio en voor geheel Nederland uitgedrukt in GJth en m3 aardgas.

Table 3-2 Coarse Rejects potentieel per regio en voor geheel Nederland, uitgedrukt in MWth, GJth en m3 aardgas.

Regio Noord Gelderland Gelderland - Parenco Limburg Landelijk Landelijk - Parenco

CR (Ton0/jaar) 28.000 29.000 20.000 16.000 73.000 64.000

Thermisch potentieel CR Potentieel Thermisch potentieel CR (miljoen m^3 vermogen aardgas) (MWth, η=85%) (GJth, η=85%) 18,2 523.600 16,5 18,8 542.300 17,1 13,0 374.000 11,8 10,4 299.200 9,5 47,4 41,6

1.365.100 1.196.800


43,1 37,8

13-07-2006

10

4

Conversietechnologie & emissies

In dit hoofdstuk worden de belangrijkste eigenschappen van de verschillende conversietechnologieën besproken waaruit geconcludeerd wordt welke technologieën het meest geschikt zijn voor de toepassing in de papieren kartonindustrie. De conclusie luidt dat voor kleinschalige toepassingen een roosterovenverbrander de beste keuze is en dat bij grotere toepassingen op regionaal en landelijk niveau zowel roosteroven- als wervelbedverbranders geschikte technologieën zijn. Vergassen en pyrolyse worden niet aanbevolen. Met betrekking tot de emissies moet de installatie minstens aan de BVA voldoen. Het voldoen aan deze eisen is zowel technologisch en financieel geen knelpunt en zal worden meegenomen in de financiële haalbaarheidsanalyse. 4.1 Conversietechnologie 4.1.1 Vergassen Bij vergassen worden de rejects in een aparte kamer vergast waarna het resulterende stookgas in een andere kamer wordt verbrand. Bij verbrandingsinstallaties gebeuren beide reacties in dezelfde kamer. Effectief wordt bij vergassing het totale verbrandingsproces dus in tweeën geknipt. Een belangrijk voordeel van vergassen is dat het gebeurt met een kleinere overmaat aan zuurstof waardoor de installatie kleiner uitgevoerd kan worden en ook de rookgasstroom kleiner is waardoor de rookgasreinigingstrein compacter uitgevoerd kan worden. Bij het vergassen van de rejects loopt men echter tegen het probleem aan dat de meeste vergassers vereisen dat de ingaande biomassa maximaal 15% vocht bevat. De meeste rejects zitten in de orde van grootte van 40-50% vocht. Theoretisch is het mogelijk om de rejects in een aparte droogstap eerst te drogen maar dit zal ten koste gaan van het rendement. Bij verbranding gebeurt het drogen “in situ”, wat altijd efficiënter is dan een aparte externe droogstap. Er zijn enkele leveranciers bekend die vergassers aanbieden die een vochtpercentage van 50% aan moeten kunnen: het drogen gebeurt bij deze vergassers ook “in situ”. Er is echter nog maar weinig ervaring met deze vergassers en ze worden momenteel enkel nog aangeboden voor kleine schaalgroottes. Grotere toepassingen zouden daarom modulair opgebouwd moeten worden waardoor schaalvoordelen teniet worden gedaan.


13-07-2006

11

Het bovenstaande betekent dat wij vergassing minder geschikt dan wel risicovol achten voor inzet in de papieren kartonindustrie. Desalniettemin bespreken we in 7.2Annex C de verschillende toepassingsmogelijkheden (gasturbine, gasmotor, bijstook in bestaande gasketel, verbranding in aparte gasketel) om een inzicht te geven in de voordelen en beperkingen van deze vergassingstoepassingen. 4.1.2 Pyrolyse Bij pyrolyse wordt de biomassa omgezet in pyrolyseolie, gas en/of kool. De pyrolyseolie wordt in de regel als hoofdproduct beschouwd met gas en kool als bijproducten. Deze bijproducten worden vaak nuttig toegepast om de biomassa te drogen, daar deze maximaal 10% vocht mag bevatten voor het pyrolyse proces. Momenteel is verstoken de enige bekende bewezen toepassing van pyrolyse olie terwijl er onderzoek gedaan wordt naar toepassingen in dieselmotoren. Pyrolyse wordt genoemd als een interessante voorbewerkingstechnologie voor biomassa die over lange afstand getransporteerd moet worden. Nadelen zijn de relatief lage energiedichtheid van 16-19 GJ/ton en de zuurgraad van de olie. Voor de toepassing in de papieren kartonindustrie achten wij pyrolyse niet interessant omdat het geen zin heeft om de rejects eerst te pyrolyseren en daarna te verstoken: de rejects kunnen dan beter direct verstookt worden wat over het geheel bezien altijd een beter rendement zal opleveren. Daar komt bij dat pyrolyse een technologie is die nog maar zeer beperkt wordt toegepast waardoor een investering hierin dan ook niet zonder risico is. 4.1.3 Verbranden Zowel wervelbed- als roosterovenverbranding zijn technologieën die zich uitgebreid bewezen hebben in de praktijk. De voornaamste verschillen tussen deze technologieën zijn samengevat in Tabel 4-1. Hieruit blijkt onder andere dat wervelbedverbranders pas interessant worden bij toepassingen vanaf 20 MWth, wat ongeveer overeenkomt met het regionale potentieel van de Coarse Rejects. Voorbeelden van schaalgroottes van bestaande wervelbedverbranders in Nederland zijn: • Cuijk Centrale: 35 ton brandstof / per uur (270.000 ton per jaar), 85 MWth; • CDEM: 25 ton brandstof / uur (+/- 200.000 / jaar), 21 MWth (relatief laag vermogen vanwege hoge asgehalte en de lage verbrandingswaarde van het gebruikte papierresidu (AWZ-slib en de-inkingsslib); • Parenco: 30 ton / uur (+/- 240.000 / jaar), 35 MWth (wederom relatief laag vermogen vanwege lage stookwaarde gebruikte residuen).


13-07-2006

12

Tabel 4-1 Samenvatting Roosterovenverbrander versus Wervelbedverbrander

Roosterovenverbrander

Wervelbedverbrander

< 100 mm

< 25 mm

Vochtgehalte

<50%

<60%

Schaalgrootte

> 0,1 MWth

> 20 MWth

Bewezen technologie

++

++

Eenvoud technologie

++

+

Investeringskosten kleinschalig

+

nvt

Investeringskosten grootschalig

++

+

>85%

>85%

+/-

+

Deeltjesgrootte

Thermische efficiency Kosten rookgasreiniging

Samengevat zijn bij toepassingen op lokale schaal enkel roosterovenverbranders geschikt. Bij toepassingen op regionale en landelijke schaal zijn in principe zowel roosteroven- als wervelbedverbranders goede mogelijkheden. Op basis van aanbiedingen van leveranciers zal blijken of beter gekozen kan worden voor een roosteroven of een wervelbed. Emissies Voor het emissieregime van een installatie is in eerste instantie bepalend of de biomassa valt onder de witte lijst voor “schone” biomassa dan wel de gele lijst voor “vuile” biomassa. Met betrekking tot papierresiduen komen de volgende definities in de lijsten voor: • Witte lijst: “slib uit papierbereiding bij toepassing ruwe pulp”; • Gele lijst: “kunststofbevattende afvalstromen”. Hieruit blijkt dat enkel slib uit de papierbereiding bij toepassing van ruwe pulp tot de witte lijst wordt gerekend. Aangezien het gros van de Nederlandse papieren kartonfabrieken hier niet aan voldoet is de gele lijst van toepassing en moet de installatie voldoen aan de BVA. De emissie-eisen voor de BVA zijn samengevat in Tabel 4-2.


13-07-2006

13

Tabel 4-2 BVA-emissie eisen.

BVA-eis (mg/Nm3) NOx

70-130

SO2

50

Stof

5

Cd + Tl

0,05

Hg

0,05

Som zware metalen

0,5

CXHX

10

HCl

10

HF

1

CO

50

Dioxinen en furanen

0,1 (ng/m3)

Bovenop de BVA is het goed mogelijk dat belanghebbenden aanvullende eisen stellen aan de emissies van de installatie, mede op basis van wat mogelijk is met best available practices. Om vertragingen in het vergunningstraject te voorkomen verdient het dikwijls de voorkeur om zo veel mogelijk aan deze eisen tegemoet te komen (zie hoofdstuk 6). Om aan de emissie-eisen te voldoen is een brede variatie aan reductiemethoden beschikbaar. Door zorg te dragen voor een goed ontwerp van de installatie en een optimale controle van de procescondities kunnen overtollige emissies van o.a. NOx, stof, CO en CxHy gedeeltelijk voorkomen worden. Verdere emissiereducties worden bereikt door rookgasreiniging. Veel voorkomende technieken hiervoor zijn: • Stof: cycloon in samenwerking met een doekenfilter of elektrostatisch filter. Aangezien sommige emissies zoals zware metalen zich voor een deel hechten aan de stofdeeltjes wordt met het afvangen van het stof direct een gedeelte van de andere schadelijke emissies afgevangen. • NOx: Selectieve Katalytische Reactor (SCR) en Selectieve Niet Katalytische Reactor (SNCR) zijn de typische maatregelen om NOx emissies te reduceren waarbij de SCR effectiever is maar ook duurder vanwege de benodigde katalysator. Beide technieken berusten op de reactie van NOx met ammoniak of ureum waarbij SCR ingrijpt op de rookgassen en gebruik maakt van een katalysator en bij SNCR de ureum rechtstreeks in het vuur gespoten wordt waarbij de hoge temperaturen het proces katalyseren. • Hg, Cd+Tl en zware metalen: actief kool wordt typisch gebruikt om deze emissies af te vangen waarna het actieve kool wordt afgevangen door de stoffilters. • HCl, HF en SO2: het inspuiten van kalk of soda zijn typische maatregelen om deze emissies af te vangen.


13-07-2006

14

Samenvattend kan gesteld worden dat er voldoende reductiemethoden voorhanden zijn om aan de BVA en eventuele aanvullende eisen te voldoen. Voldoen aan de eisen van belanghebbenden kan veel problemen bij de vergunningverlening voorkomen en verdient zich daarmee snel terug. In de financiële haalbaarheidsanalyse in het volgende hoofdstuk is rekening gehouden met een zeer uitgebreide rookgasreinigingstrein.


13-07-2006

15

5

Financiële haalbaarheidsanalyse

Om een inzicht te krijgen in de financiële haalbaarheid van de inzet van rejects voor energieopwekking is een analyse gemaakt van drie scenario’s waarbij de rejects respectievelijk op lokale, regionale en landelijke schaal worden ingezet. Hieruit blijkt dat voor alle scenario’s de inzet van rejects financieel zeer interessant is. Vanwege sterke schaalgroottevoordelen verdient het financieel de voorkeur om de installatie zo groot mogelijk uit te voeren. Dit vereist uiteraard wel de samenwerking van verschillende papierfabrieken. 5.1 Scenario omschrijving Voor de financiële haalbaarheid zijn de volgende drie scenario’s doorgerekend. • Coarse Rejects met lokale inzet: 3-4 MWth • Coarse Rejects met regionale inzameling: 19 MWth • Coarse Rejects met landelijke inzameling: 43 MWth De inputvariabelen zijn samengevat in Tabel 5-1 waarvan de meest belangrijke variabelen zijn: • Specifieke investeringskosten: deze zijn inclusief uitgebreide rookgasreiniging en nemen sterk af met toenemende schaalgrootte. • Afzetkosten: deze zijn gevarieerd van 40 € per ton0, wat een indicatieve waarde is voor de integrale afzetkosten van opgewerkte Coarse Rejects (zoals Rofire en Fluff), tot 200 € per ton0. 200 € per ton0 komt overeen met 110 € per ton45, een typische waarde voor de afzetkosten voor niet opgewerkte Coarse Rejects. • Energie Investering Aftrek (EIA): er is in deze analyse gerekend zonder EIA omdat de inzet van Coarse Rejects waarschijnlijk niet in aanmerking komen voor EIA, zie hoofdstuk 6. Over het algemeen representeren deze inputparameters een conservatieve schatting.


13-07-2006

16

Tabel 5-1 Belangrijkste inputparameters gebruikt in financiële analyse.

Financiële parameters Specifieke investeringskosten (€/kWth)

3-4 MWth

19 MWth

43 MWth

450

300

240

Afzetkosten (€/ton0) Levensduur (jaar)

40-200 10

Jaarlijkse O&M Overige operationele kosten

4,5% 10,0%

Discontovoet EIA

9% 0%

Gaskosten (€/m3) Transportkosten vrachtwagen 40 ton (€/km)

0,23 0,85

Technische parameters Thermische efficiency Draaiuren

85% 7.500

Logistieke parameters Gemiddelde transportafstand (km)

0

50

200

5.2 Financiële resultaten Tabel 5-2 and Tabel 5-3 geven de resultaten van de financiële analyse. Hieruit blijkt dat de inzet van rejects eigenlijk voor alle situaties financieel interessant is. • Voor toepassingen op gemiddeld lokaal niveau, 3-4 MWth, bedraagt de terugverdientijd 1,3 – 3 jaar en lopen de besparingen op tot meer dan 1 miljoen €/jaar, afhankelijk van de afzetkosten. Vanwege de schaalvoordelen zijn de grotere installaties (bij gelijke afzetkosten) beduidend rendabeler dan de lokale toepassingen: de transportkosten worden meer dan goed gemaakt door de schaalgroottevoordelen. • Op regionale schaal varieert de terugverdientijd tussen de 0,8 en 1,8 jaar met besparingen oplopend tot 5,6 miljoen € per jaar bij de hoge afzetkosten. • Voor landelijke inzet is de situatie nog beter met terugverdientijden van 0,7 – 1,5 jaar en jaarlijkse besparingen oplopend tot meer dan 16 miljoen € per jaar. Voor regionale en landelijke inzet van rejects is samenwerking tussen de verschillende fabrieken uiteraard een belangrijke voorwaarde. Deze analyse geeft een inzicht in de financiële prestatie van installaties van verschillende schaalgroottes. Uiteraard spelen bij de uiteindelijke keuze voor een installatie op lokaal, regionaal of landelijk niveau ook andere overwegingen een rol.


13-07-2006

17

Tabel 5-2 Financiële resultaten bij afzetkosten van 40 €/ton0

Lokaal 3-4 MWth Investeringskosten Totale investeringskosten Jaarlijkse kosten Jaarlijkse Kapitaalskosten (€/jaar) Jaarlijkse transportkosten (€/jaar) Operationele kosten (€/jaar) Totaal jaarlijkse kosten (€//jaar) Jaarlijkse baten Bespaarde gaskosten (€/jaar) Bespaarde afzetkosten (€/jaar) Totaal jaarlijkse baten (€/jaar) FINANCIELE HAALBAARHEID Terugverdientijd (jaar) IRR NCW

Regionaal 19 MWth

Landelijk 43 MWth

€1.800.000

€6.600.000

€12.300.000

€280.000 €0 €260.000 €540.000

€1.030.000 €110.000 €940.000 €2.080.000

€1.900.000 €990.000 €1.800.000 €4.690.000

€660.000 €200.000 €860.000

€3.700.000 €1.120.000 €4.820.000

€8.500.000 €2.560.000 €11.060.000

3,0 31% €2.040.000

1,8 56% €17.580.000

1,5 66% €40.450.000

Tabel 5-3 Financiële resultaten bij afzetkosten van 200 €/ton0+ (110 €/ton45)

Lokaal 3-4 MWth Investeringskosten Totale investeringskosten

Regionaal 19 MWth

Landelijk 43 MWth

€1.800.000

€6.600.000

€12.300.000

€280.000 €0 €260.000 €540.000

€1.030.000 €110.000 €940.000 €2.080.000

€1.900.000 €990.000 €1.800.000 €4.690.000

Jaarlijkse baten Bespaarde gaskosten (€/jaar) Bespaarde afzetkosten (€/jaar) Totaal jaarlijkse baten (€/jaar)

€660.000 €1.000.000 €1.660.000

€3.700.000 €5.600.000 €9.300.000

€8.500.000 €12.800.000 €21.300.000

FINANCIELE HAALBAARHEID Terugverdientijd (jaar) IRR NCW

1,3 78% €7.180.000

0,8 125% €46.330.000

0,7 150% €106.170.000

Jaarlijkse kosten Jaarlijkse Kapitaalskosten (€/jaar) Jaarlijkse transportkosten (€/jaar) Operationele kosten (€/jaar) Totaal jaarlijkse kosten (€//jaar)

Voor een uitgebreider overzicht van de financiële analyse wordt verwezen naar 7.2Annex D. In onderstaande figuren is de gevoeligheid van de financiële prestatie voor variaties in de afzetkosten grafisch weergegeven. Hieruit blijkt eveneens dat de afzetkosten een sterke invloed hebben op de financiële prestaties van de investering.


13-07-2006

18

4,5 4

Terugverdientijd (jaar)

3,5 3 2,5 Lokaal Regionaal Landelijk

2 1,5 1 0,5 0 €0

€20

€40

€60

€80

€100

Afzetkosten (€/ton45)

=Opgewerkte CR10 ex proceskosten

€120 =110€ / ton45

Figuur 5-1 Invloed van afzetkosten op terugver dientijd voor lokaal, reg ionaal en landelijk scenario.

200% 180% 160% 140%

IRR

120% Lokaal Regionaal Landelijk

100% 80% 60% 40% 20% 0% €0

€20

=Opgewerkte CR10 ex proceskosten

€40

€60

€80

€100

€120

Afzetkosten (€/ton45) =110€ / ton45

Figuur 5-2 Invloed van afzetkosten op IRR voor lokaal, regionaal en landelijk scenario.


13-07-2006

19

5.3 Inzet AWZ-slib In Hoofdstuk 2 is geconcludeerd dat het Afvalwaterzuiveringsslib energetisch weinig interessante eigenschappen heeft. Om een idee te geven van het potentieel van een installatie die puur op AWZ-slib draait is in Tabel 5-4 uiteengezet wat het thermisch vermogen is voor een dergelijke installatie waarbij de hoeveelheid AWZ-slib van twee anonieme fabrieken als voorbeeld is genomen. Uit deze analyse blijkt dat vanwege de lage stookwaarde het AWZ-slib slechts een zeer beperkt thermisch potentieel heeft. Zelfs bij 12.000 ton droge stof per jaar is het potentieel slechts 0,7 MWth. Daar komt bij dat hiervoor wel een relatief grote ketel nodig zal zijn omdat het om grote fysieke stromen gaat. Dit maakt dat een dergelijke investering financieel niet haalbaar zal zijn.

Tabel 5-4 Thermisch potentieel AWZ-slib voor twee voorbeeldfabrieken.

vb 1

Hoeveelheid (ton0/j) Vocht Stookwaarde GJ/ton40 Stookwaarde GJ/j Thermisch rendement Draaiuren Thermisch vermogen (MWth)

vb 2 1.240

12.000

40%

40%

1,2

1,2

2.480

24.000

85%

85%

8.000

8.000

0,07

0,71

Een alternatief voor de AWZ-slib is om deze mee te stoken op een locatie met een installatie die op hoogwaardigere reststromen opereert (Coarse Rejects, Staarten en Screens). Daarbij zullen de volgende overwegingen bepalen of dit financieel interessant is: • De besparingen volgen met name uit een potentiële verlaging van de afzetkosten: o Bij meestoken van AWZ-slib zal de hoeveelheid af te zetten as (afkomstig van AWZ-slib) 30% van de oorspronkelijke hoeveelheid AWZ-slib bedragen (60% droge stof * 50% as). o Het verschil in de afzetkosten voor AWZ-slib en de as resulterend uit de verbranding van AWZ-slib (welke gemengd zal zijn met de as van de overige reststromen) bepaalt in welke mate bespaard wordt op de afzetkosten. • Om deze besparingen te realiseren zullen echter wel extra kosten gemaakt moeten worden: o De ketel dient groter gedimensioneerd te worden terwijl de extra energieopbrengsten marginaal zijn. o Er zal een extra transportbeweging gemaakt moeten worden om het AWZslib naar de verwerkinginstallatie te vervoeren.


13-07-2006

20

6

Subsidies en vergunningen

De financiële analyse in hoofdstuk 5 is uitgevoerd zonder subsidies mee te rekenen. Zoals in dit hoofdstuk nader zal worden toegelicht zijn de mogelijkheden voor subsidie ook beperkt. De installatie zal niet in aanmerking komen voor EIA voor biomassa en bij eventuele elektriciteitsproductie (wat niet geadviseerd wordt) zal hoogstens de MEP voor niet-zuivere biomassa gelden (2,5 cent per kWh). Voor een gedetailleerdere haalbaarheidsanalyse zijn eventueel provinciale gelden beschikbaar. Voor de realisatie liggen kansen bij de landelijke subsidies UKR en EOS DEMO. Vergunningverlening vormt de grootste bottleneck voor de realisatie van een installatie voor de papieren kartonindustrie. Een gedegen communicatieplan waarin reeds in het voortraject met belanghebbenden afspraken worden gemaakt over de eisen waaraan de installatie moet voldoen biedt hier een oplossing die zich voor andere installaties reeds heeft bewezen. 6.1 Subsidies 6.1.1 EIA De energie-investeringsaftrek is een subsidie waarmee een deel van de investering kan worden afgetrokken van de winst waardoor een belastingvoordeel wordt behaald. 44% van de investering die in aanmerking komt voor de EIA mag van de winst worden afgetrokken wat een effectieve subsidie oplevert van ongeveer 13% afhankelijk van de hoogte van de winst. Echter de installatie voor de papieren kartonindustrie zal echter niet in aanmerking komen voor de EIA voor biomassa. De reden hiervoor is dat bij de EIA voor biomassa de definitie wordt gehanteerd van de “kort cyclische CO2 cyclus”. Hieronder vallen “residuen van de papierindustrie, mits deze geen kunststoffen bevatten”. Gezien de hoge fractie plastics in de Coarse Rejects wordt hier niet aan voldaan. 6.1.2 MEP De MEP is niet relevant voor de installaties van de papieren kartonindustrie als geen elektriciteit wordt geproduceerd, zoals in hoofdstuk 3 werd aanbevolen. Mocht er toch elektriciteit geproduceerd worden met de rejects dan zal ten hoogste de MEP voor nietzuivere biomassa gegeven worden (2,5 cent/kWh) gezien het hoge aandeel niet-biogene stoffen in de rejects6.

6 Voor de MEP voor zuivere biomassa (9,7 cent/kWh) geldt dat de biomassa minimaal voor 97% uit biogene stoffen moet bestaan.


13-07-2006

21

Het is tevens mogelijk dat de installatie als AVI gezien zal worden. Aangezien de wetgeving op dit gebied niet erg eenduidig is, is vooraf niet met zekerheid te zeggen of de installatie voor de papieren kartonindustrie wel of niet als AVI gekenmerkt zal worden. Mocht de installatie als AVI gekenmerkt worden dan geldt de MEP voor de AVI. De wetgeving daarvoor is afwijkend en hangt onder meer af van de efficiency van de installatie. De uiteindelijke MEP zal waarschijnlijk uitkomen op 1,9 cent per kWh (3,9 cent per kWh over een standaardaandeel van 47% van de totale biomassa). De regelgeving rondom de MEP is sinds de inwerkingtreding ervan al dikwijls gewijzigd en zal per 1 januari 2007 opnieuw gewijzigd worden. De MEP vergoeding wordt dan ook vaak als een erg onzekere factor beschouwd in investeringsoverwegingen. Het voordeel voor de installatie voor de papieren kartonindustrie zoals deze geadviseerd wordt is dat deze enkel processtoom zal produceren en daarmee onafhankelijk wordt voor de wijzigingen in de MEP. 6.1.3 Overige subsidies Provincies en gemeenten hebben soms gelden beschikbaar voor haalbaarheidsstudies. In de regio’s waar de papierfabrieken zich concentreren zijn de volgende regelingen bekend: • Limburg: duurzame energiefonds Limburg: 2006 afgesloten. • Gelderland: subsidie haalbaarheidanalyse beschikbaar. • Groningen: geen subsidies bekend / wel Energy Valley. Voor de realisatie komen twee landelijke subsidieregelingen in aanmerking: • EOS DEMO • Unieke Kansen Regeling (UKR) De subsidie bedragen voor EOS DEMO en UKR kunnen substantieel zijn (tot 40% van de in aanmerking komende investering. 6.2 Vergunningen Voor de milieuvergunning zal de provincie het bevoegd gezag zijn omdat er waarschijnlijk sprake zal zijn van afval. De totale procedure voor de milieuvergunning bedraagt 26 weken. Indien de installatie MER-plichtig is dan komt daar nog 5 weken bij. Een installatie is MER-plichtig indien meer dan 36.000 ton per jaar wordt verwerkt. Dit komt ongeveer overeen met de regionale hoeveelheid Coarse Rejects. Een schematisch overzicht van de procedure voor MER en milieuvergunning is opgenomen in 7.2Annex E Om bezwaarschriften en vertragingen te voorkomen verdient het de aanbeveling om reeds in het voortraject met de belanghebbenden in gesprek te gaan. Samen met de belanghebbenden kunnen dan de eisen geformuleerd worden waaraan de installatie moet voldoen. Deze zullen dikwijls strenger zijn dan de wettelijke eisen en zullen dus ook additionele investeringen met zich meebrengen. Het bereiken van een constructieve overeenstemming met belanghebbenden en het daarmee achterwege blijven van bezwaarprocedures maken


13-07-2006

22

deze additionele investeringen echter dikwijls meer dan de moeite waard. Dit is reeds bij meerdere installaties gebleken waarbij een gedegen communicatieplan in het voortraject vertragende bezwaarprocedures heeft weten te voorkomen.


13-07-2006

23

7

Conclusies & aanbevelingen

7.1 Conclusies Dit onderzoek heeft zich gericht op de technische, financiële, vergunningstechnische en organisatorische haalbaarheid van het inzetten van rejects uit de papieren kartonindustrie voor eigen energieopwekking. Samenvattend luidt de algemene conclusie dat het inzetten van rejects in de papieren kartonindustrie een zeer aantrekkelijke optie is om te besparen op energie- en afzetkosten en tegelijkertijd de industrie minder afhankelijk te maken van fossiele brandstoffen. De belangrijkste conclusies van het onderzoek zijn hieronder samengevat: • Financieel zeer aantrekkelijk: de inzet van rejects voor eigen energie is financieel zeer interessant met landelijke besparingen van 6,3 tot 16 miljoen € per jaar (op basis van de Coarse Rejects) afhankelijk van de afzetkosten! Afhankelijk van de schaalgrootte en de afzetkosten varieert de terugverdientijd tussen de 0,7 en de 3,0 jaar. • Type rejects: de Coarse Rejects zijn het meest interessant voor energieopwekking vanwege hun goede energetische eigenschappen en brede beschikbaarheid. Daarnaast zijn ook de Staarten en Screens zeer interessant voor energieopwekking, zij het met een wat kleiner potentieel dan de Coarse Rejects. Het meestoken van AWZ-slib en de-inking slib kan mogelijk besparingen in de afzetkosten opleveren maar is energetisch weinig interessant. De-inking slib wordt grotendeels al ingezet voor CDEM en Parenco. • Uitsluitend processtoomproductie: processtoomproductie is financieel interessanter dan de combinatie van processtoom- en elektriciteitsproductie. Dit komt door de hoge waarde van processtoom voor de papierindustrie, de lagere investeringskosten voor processtoomproductie en het feit dat voor elektriciteitsproductie uit rejects slechts een lage MEP-vergoeding wordt ontvangen. • Technisch: afhankelijk van schaalgrootte zijn wervelbed- en roosterovenverbranding de meest geschikte conversieroutes. Vergassing van natte biomassa en pryolyse zijn minder bewezen dan verbranding en worden niet aanbevolen. • Emissies: vanwege de eigenschappen van de rejects zal de installatie minimaal moeten voldoen aan de BVA en eventueel aan nog strengere eisen van belanghebbenden. Er bestaan voldoende mogelijkheden om de emissies te reduceren en het voldoen aan de emissie-eisen vormt zowel technisch als financieel geen knelpunt. • Inpasbaarheid in huidige energiesysteem: implementatie van een installatie voor de productie van processtoom ligt het meest voor de hand op locaties waar


13-07-2006

24

•

• •

•

(een deel van) de processtoom in separate lagedrukstoomketels wordt opgewekt. Dit is in 16 van de 27 fabrieken in Nederland het geval. Voor de andere locaties zal per situatie bekeken moeten worden of de installatie inpasbaar is in de huidige WKK. Schaalgrootte: vanwege sterke schaalvoordelen verdient het financieel de voorkeur de installatie zo groot mogelijk uit te voeren en dus regionaal of zelfs landelijk in te zamelen. Organisatorisch: bij regionale of landelijke inzameling is samenwerking papierfabrieken essentieel. Subsidies: vanwege het hoge gehalte niet-biogene stoffen in de rejects komt de installatie niet in aanmerking voor de EIA en zal een eventuele MEP ook laag uitvallen (1,9 - 2,5 cent per kWh). Voor de uitvoering liggen subsidiekansen bij EOS-DEMO en de UKR. Vergunningen: de vergunning vormt de mogelijke bottleneck voor de installatie. De installatie is MER-plichtig vanaf 36.0000 ton per jaar (+/- regionale Coarse Rejects hoeveelheid). Een MER verlengt het totale proces maar vormt geen showstopper.

7.2 Aanbevelingen Het inzetten van rejects voor energieopwekking in de papieren kartonindustrie is een veelbelovende mogelijkheid om te besparen op energie- en afzetkosten en de industrie minder afhankelijk te maken van fossiele brandstoffen. Op basis van de haalbaarheidsstudie adviseren wij de VNP dan ook om concrete vervolgstappen te nemen om uiteindelijk een installatie te realiseren waarmee de rejects uit de papierindustrie binnen de eigen industrie nuttig toegepast worden voor het opwekken van energie. Daartoe zien wij de volgende vervolgstappen: • Inventarisatie van geïnteresseerde papieren kartonfabrieken. Daarbij kan een onderscheid gemaakt worden tussen fabrieken die zelf een installatie willen realiseren en fabrieken die graat hun rejects willen meestoken in een installatie op een andere locatie. • Ontwerpvoorstel opstellen voor specifieke case(s) op basis van de inventarisatie. Hieruit moet duidelijk blijken om welke papierfabrieken het gaat, wat de hoeveelheden reststromen zijn en welke locatie(s) de installatie wil realiseren. • Gedetailleerde haalbaarheidsanalyse op basis van concreet ontwerpvoorstel. o Vergunningen: oriënterend gesprek met provincie en gemeente o Draagvlak: vroegtijdig opstellen communicatieplan belanghebbenden. o Technisch: § bepalen assmeltpunt § detail analyse inpasbaarheid huidig energiesysteem § technische oplossingen leveranciers uitvragen inclusief rookgasreiniging.


13-07-2006

25

Financieel: § budgettaire offertes investering uitvragen § detail analyse transportkosten en operationele kosten o Organisatorisch: analyse geschikte samenwerkingsvormen. Go – no GO beslissing o

•


13-07-2006

26

Annex A

Ton0: Tonx: Tonns: MWth

Afkortingen en definities

tonnen droge stof; tonnen met x% vocht; tonnen natte stof waarbij het vochtpercentage apart in de tekst wordt aangegeven; Mega Watt thermisch


13-07-2006

27

Annex B Financiële analyse WKK versus stoomproductie

Landelijk WKK

Landelijk Warmte

Technische Input Boiler Capaciteit Elektrisch vermogen Thermisch vermogen Gegenereerde elektriciteit Gegenereerde warmte (stoom)

kW kWe kWth kWh GJ

η elektrisch η thermisch Draaiuren - elektriciteit Draaiuren - warmte (stoom)

50.730 5.783 35.308 43.374.150 953.318

50.730 43.121 1.164.254

11,4% 69,6%

0,0% 85,0%

uren/jaar uren/jaar

7500 7500

7500 7500

MJ/kg0 ton0/jaar % droge basis ton0/jaar

21,4 64.005 8% 4.992

21,4 64.005 8% 4.992

9,0% 0,156 10

9,0% 0,156 10

€ €

753 38.199.690 0,0% 38.199.690 5.952.279

242 12.276.660 0,0% 12.276.660 1.912.950

€/kWh €/kWh €/GJ €/ton0

0,065 0,025 7,27 -40,00

0,065 0,025 7,27 -40,00

Brandstof Stookwaarde Fuel supply Ash content Ash production

Financiele Input Discount rate Annuity factor Life span

% jaar

Investeringskosten Specifieke investerings kosten Totale investeringskosten EIA/Vamil-subsidie Totale investeringskosten (met EIA/Vamill) Annuiteit

€/kW th boiler €

Productprijzen Elektriciteit Subsidies Warmte (stoom) Brandstof

Baten Elektriciteit Warmte Subsidie (MEP) Vermeden afzetkosten Totaal

€/j €/j €/j €/j €/j

2.819.320 6.930.623 1.084.354 2.560.206 13.394.502

8.464.123 2.560.206 11.024.329

€/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j

1.718.986 281.932 698.936 381.997 60.000 240.000 190.998 3.572.850 989.170 4.562.020

552.450 197.847 698.936 122.767 60.000 180.000 61.383 1.873.383 989.170 2.862.553

4,3 19,1% 18.484.158

1,5 66,1% 40.102.821

Operationele kosten brandstof Totaal brandstof Onderhoud Elektriciteit As en zout verwijderkosten Verbruiksproducten Administratie Arbeid Verzekering Totaal O&M Transport Totaal operationeel

€/j

Haalbaarheid Terugverdientijd IRR NCW

jaren % €


13-07-2006

28

Annex C

C.1

Toepassingen vergassing

Vergassing in combinatie met gasturbine

De mogelijkheid is bekeken om de reststromen te vergassen en het daarmee geproduceerde stookgas in te zetten in de huidige gasturbines. Door in te schakelen op het huidige WKK systeem zou dit diverse voordelen opleveren. Deze optie stuit echter op serieuze technologische complicaties. De belangrijkste redenen daarvoor zijn: • Het geproduceerde stookgas bevat te veel verontreinigingen (teerdeeltjes) wat voor complicaties zorgt in de gasturbine. De reiniging van dit stookgas is een aspect waar momenteel veel onderzoek naar gedaan wordt maar wat nog onvoldoende bewezen is. Er zijn op dit moment in de wereld geen commerciële installaties bekend waarbij een gasturbine opereert op stookgas. • Het geproduceerde stookgas is van een veel lagere calorische waarde dan aardgas (ongeveer 5 MJ/m3 voor stookgas ten op zichten van 31.65 MJ/m3 voor aardgas.) Ook dit leidt tot technische complicaties in de gasturbine die hierop niet ontworpen is. Kort gezegd is het inzetten van stookgas in gasturbines technisch onvoldoende bewezen om te kunnen toepassen in de papieren kartonindustrie.

C.2

Vergassing in combinatie met gasmotor

Stookgas kan in principe in een gasmotor ingezet worden voor de productie van elektriciteit. Dit kan in zowel gasmotoren als dieselmotoren al moet bij dieselmotoren altijd nog wel een deel diesel bijgemengd worden. Het grote voordeel van deze systemen is dat op kleine schaal reeds goede elektrische rendementscijfers behaald kunnen worden. De toepassing van gasmotoren richt zich tot nu toe met namen op vergistingstoepassingen waarbij het resulterende gas minder verontreinigingen bevat dan het stookgas dat bij vergassing ontstaat. Bij toepassingen met stookgas vormt, net als bij de gasturbine, de verontreiniging van het stookgas een obstakel. Om deze reden zijn in Nederland geen commerciële installaties die een gasmotor op stookgas draaien. In Europa draaien enkele demonstratieprojecten waarbij stookgas in een gasmotor wordt ingezet, onder andere in Engeland, Denemarken en Oostenrijk. Samenvattend achten wij de techniek voor het inzetten van stookgas in gasmotoren onvoldoende bewezen voor inzet in de papieren kartonindustrie.


13-07-2006

29

C.3

Vergassing in combinatie met bestaande gasgestookte ketels

Technisch gezien lijkt het mogelijk om het stookgas met het aardgas mee te stoken in de bestaande ketels al wordt ook hier de kanttekening geplaatst dat de bestaande aardgasketels niet berekend zijn op de verontreinigingen en lage stookwaarde van het stookgas. Een belangrijker knelpunt wordt hier echter gevormd door de rookgasreiniging. Door het (verontreinigde) stookgas mee te stoken met het aardgas zal de volledige rookgasstroom vervuild worden en zal dus ook extra gereinigd moeten worden. Het is om die reden financieel onverstandig om het stookgas met het aardgas mee te stoken omdat de volledige rookgasstroom nu uitgebreid gereinigd moet worden.

C.4

Vergassing in combinatie met aparte stookgasketel

Door het stookgas in aparte ketels te verbranden en de rookgassen hiervan gescheiden te houden van de rookgassen van het aardgas wordt voorkomen dat de volledige rookgasstroom (inclusief die van het aardgas) uitvoerig gereinigd moet worden. Deze toepassing kent dan ook geen extra complicaties behalve de algemene kanttekeningen bij vergassing van natte biomassastromen die reeds eerder behandeld werden.


13-07-2006

30

Annex D tie

Financiële analyse stoomproduc-

Op de volgende twee pagina’s is de uitgebreide financiele analyse van stoomproductie uit Coarse Rejects weergegeven voor drie schaalgroottes waarin de afzetkosten van de rejects in de eerste analyse 40 €/ton0 bedragen en in de tweede situatie 200 €/ton0 (110 €/ton45).


13-07-2006

31

REJECTSTROMEN Hoeveelheid droge stof (ton0/j) Stookwaarde ds (45%) (GJ/ton0) Asgehalte As geproduceerd (ton0/j)

Lokaal 3-4 MWth Regionaal 19 MWth Landelijk 43 MWth 5.000 28.000 64.000 21,4 7,8% 390

21,4 7,8% 2184

21,4 7,8% 4992

Afzetkosten (€/ton0) Totale energiehoeveelheid (GJ)

€40 107.000

€40 599.200

€40 1.369.600

Financiele parameters Investeringkosten (€/kWt) Levensduur (jaar) Jaarlijkse O&M Discontovoet EIA Vennootschapsbelasting % Investering in aanmerking EIA 3 Gaskosten (€/m ) 3 Energieinhoud gas (MJ/m ) Gaskosten (€/GJ) Transportkosten vrachtwagen 40 ton (€/km) Electriciteit (€/kWh) As en zout verwijderkosten (€/ton)

€453 10 4,5% 9% 0% 31% 65% €0,23 31,65 €7,27 €0,85 €0,05 €140,00

€298 10 4,5% 9% 0% 31% 65% €0,23 31,65 €7,27 €0,85 €0,05 €140,00

€242 10 4,5% 9% 0% 31% 65% €0,23 31,65 €7,27 €0,85 €0,05 €140,00

85% 7.500

85% 7.500

85% 7.500

0

50

200

3,96 3,4

22,19 18,9

50,73 43,1

€1.793.241 €0 €1.793.241

€6.616.167 €0 €6.616.167

€12.285.185 €0 €12.285.185

€80.696 €10.700 €54.600 €17.932 €60.000 €30.000 €8.966 €262.894

€297.728 €59.920 €305.760 €66.162 €60.000 €120.000 €33.081 €942.650

€552.833 €136.960 €698.880 €122.852 €60.000 €180.000 €61.426 €1.812.951

€279.423 €0 €262.894 €542.317

€1.030.932 €108.182 €942.650 €2.081.764

€1.914.279 €989.091 €1.812.951 €4.716.321


€660.932 €200.000 €860.932

€3.701.220 €1.120.000 €4.821.220

€8.459.930 €2.560.000 €11.019.930

Baten - Lasten (€/jaar)

€318.615

€2.739.456

€6.303.610

3,0 31% €2.044.760

1,8 56% €17.580.891

1,5 66% €40.454.410

Technische parameters Thermische efficiency Draaiuren Logistieke parameters gem transportafstand (km) Vermogen Thermisch vermogen brandstof (MWth) Thermisch vermogen (MWth) Investeringskosten Totale investeringskosten Effectieve subsidie Investering - subsidie Operationele kosten Jaarlijkste O&M (€/jaar) Elektriciteit As en zout verwijderkosten Verbruiksproducten Administratie Loonkosten Verzekering Totaal (€/jaar)




13-07-2006

32

REJECTSTROMEN Hoeveelheid droge stof (ton0/j) Stookwaarde ds (45%) (GJ/ton0) Asgehalte As geproduceerd (ton0/j)

Lokaal 3-4 MWth Regionaal 19 MWth Landelijk 43 MWth 5.000 28.000 64.000 21,4 7,8% 390

21,4 7,8% 2184

21,4 7,8% 4992

Afzetkosten (€/ton0) Totale energiehoeveelheid (GJ)

€200 107.000

€200 599.200

€200 1.369.600

Financiele parameters Investeringkosten (€/kWt) Levensduur (jaar) Jaarlijkse O&M Discontovoet EIA Vennootschapsbelasting % Investering in aanmerking EIA 3 Gaskosten (€/m ) 3 Energieinhoud gas (MJ/m ) Gaskosten (€/GJ) Transportkosten vrachtwagen 40 ton (€/km) Electriciteit (€/kWh) As en zout verwijderkosten (€/ton)

€453 10 4,5% 9% 0% 31% 65% €0,23 31,65 €7,27 €0,85 €0,05 €140,00

€298 10 4,5% 9% 0% 31% 65% €0,23 31,65 €7,27 €0,85 €0,05 €140,00

€242 10 4,5% 9% 0% 31% 65% €0,23 31,65 €7,27 €0,85 €0,05 €140,00

85% 7.500

85% 7.500

85% 7.500

0

50

200

3,96 3,4

22,19 18,9

50,73 43,1

€1.793.241 €0 €1.793.241

€6.616.167 €0 €6.616.167

€12.285.185 €0 €12.285.185

€80.696 €10.700 €54.600 €17.932 €60.000 €30.000 €8.966 €262.894

€297.728 €59.920 €305.760 €66.162 €60.000 €120.000 €33.081 €942.650

€552.833 €136.960 €698.880 €122.852 €60.000 €180.000 €61.426 €1.812.951

€279.423 €0 €262.894 €542.317

€1.030.932 €108.182 €942.650 €2.081.764

€1.914.279 €989.091 €1.812.951 €4.716.321


€660.932 €1.000.000 €1.660.932

€3.701.220 €5.600.000 €9.301.220

€8.459.930 €12.800.000 €21.259.930

Baten - Lasten (€/jaar)

€1.118.615

€7.219.456

€16.543.610


1,3 78% €7.178.886

0,8 125% €46.331.998

0,7 150% €106.171.225

Technische parameters Thermische efficiency Draaiuren Logistieke parameters gem transportafstand (km) Vermogen Thermisch vermogen brandstof (MWth) Thermisch vermogen (MWth) Investeringskosten Totale investeringskosten Effectieve subsidie Investering - subsidie Operationele kosten Jaarlijkste O&M (€/jaar) Elektriciteit As en zout verwijderkosten Verbruiksproducten Administratie Loonkosten Verzekering Totaal (€/jaar)



13-07-2006

33

Annex E

Vergunningprocedure


13-07-2006

34

Factsheet

De factsheet met daarop de belangrijkste feiten op een rij is apart opgenomen achterin het rapport.


13-07-2006

35

OMZETTING VAN REJECTS UIT DE PAPIER- EN KARTONINDUSTRIE NAAR ENERGIE OP EIGEN TERREIN

Recommend Documents