Power plant alternatives using recycled fuel in cogeneration

Abstract

Pääkaupunkiseudulla syntyy polttokelpoista jätettä n. 200 MW polttoainetehoa vastaava määrä. Tämän työn tarkoituksena on tutkia kierrätyspolttoaineita käyttäviä voimalaitostekniikoita yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa sekä etsiä näistä paras vaihtoehto investoinneiltaan ja käyttökustannuksiltaan verrattuna Helsingin Energian nykyiseen tilanteeseen. Tekniikoilta edellytettiin, että myös laadultaan heikointakin kierrätyspolttoainetta on pystyttävä käyttämään.

Työssä tutkitaan neljää erilaista vaihtoehtoa kytkettynä maakaasukäyttöiseen kombivoimalaitokseen. Kahdessa ensimmäisessä vaihtoehdossa on ilmanpaineinen kaasutus, joissa syntyvä tuotekaasu poltetaan lämmöntalteenottokattilassa. Kolmas vaihtoehto on paineistettu kaasutus yhdistettynä kombivoimalaitokseen (IGCC). Viimeisessä vaihtoehdossa on erillinen kiertopetikattila ja kombilaitos, joilla on yhteinen höyryturbiini.

Kombivoimalaitoskytkentöjen vertailu suoritettiin laskemalla jokaiselle vaihtoehdolle muuttuvat ja kiinteät kustannukset. Laskennassa käytettiin Helsingin Energian kehittämää ohjelmaa, joka laskee voimalaitosten käytöstä aiheutuvat kustannukset. Tulokset laskettiin vertaamalla tarkasteltujen vaihtoehtojen käyttökustannuksia tapaukseen, jossa käytetään nykyistä tuotantorakennetta. Tämän perusteella laskettiin vaihtoehtojen kannattavuus ottamalla huomioon investointikustannukset.

Laskelmien mukaan kokonaistaloudellisesti parhaaksi vaihtoehdoksi osoittautui paineistettu kaasutus. Laskelmat osoittivat myös jokaisen vaihtoehdon kokonaistaloudellisesti kannattavaksi, mikäli kierrätyspolttoaine saadaan ilmaiseksi. Parasta kytkentää on silti vaikea nimetä, sillä uusilla tekniikoilla on edelleen teknologiariskejä mm. tuotekaasun kuumapuhdistukseen liittyen.

Tulosten herkkyysanalyysissä tutkittiin kierrätyspolttoaineen hinnan nousua. Analyysi osoitti, että polttoaineesta voidaan jopa maksaa jonkin verran ja silti investointi on kannattava.