Kraftvarme produktion

Der har i Danmark været en stor tradition for kraftvarmeproduktion. De større fjernvarmesystemer er typisk forsynet med fjernvarme fra kraftvarmeproduktion på de centrale kraftværker som er baseret på kul.

I perioden 1985- 2005 er bygget et stort antal decentrale kraftvarmeværker. Disse er baseret på forskellige teknologier og brændseler (fx naturgas, affald, halm, flis og biogas). Det dominerende brændsel er naturgas, men siden 2005 har der været en del brændselsomlægning på de dencentrale værker, til især halm og flis på bekostning af naturgas. Figuren herunder viser, hvorledes denne omstilling har ført til en ændret brændselsfordeling til elproduktion. I starten af 90'erne var kul det foretrukkende brændsel, men siden har andelen af olie, naturgas og VE steget til 51,0 % af brændselsforbruget til el produktion. Heraf udgør vedvarende energi  28,1 % og naturgas 20,1 % i 2010.

Kraftvarme (central og decentral) står for ca. 75 % af den danske årlige elproduktion, heraf stå de decentrale kraftvarme værker for ca. 12 %. De sidste 25 % bliver produceret af vindmøller (18,5) og sekundære producenter (6 %).

Omkring 82 % af fjernvarmeproduktionen er baseret på kraftvarme. De resterende ca. 18 % dækkes af spidslastkedler, biomasse eller andet.

På europæisk plan er Danmark, Holland og Finland de førende mht. samproduktion af el og varme.

Teknologier

Der anvendes p.t. følgende teknologier i forbindelse med gas til kraftvarmeproduktion i Danmark:

Naturgas anvendes undertiden sammen med andre brændsler. På en række kombianlæg anvendes gas sammen med flis, affald og halm. På halmfyrede kraftvarmeværker kan naturgas anvendes til fyring i overhederen, hermed reduceres korrosion, og der opnås forøget virkningsgrad. På et antal motorbaserede værker er flergasdrift en mulighed, fx biogas/naturgas enten hver for sig eller i blandinger.

De nævnte mikroturbineanlæg er små radialturbinebaserede KV-enheder. De arbejder med høje omdrejningstal og anvender elektronisk omformning af strømmen.

Installeret kapacitet mv.

Der er installeret følgende elproduktionskapacitet i Danmark (2010).

*) Dette er ikke kraftvarme, men medtages til orientering

Der er i Danmark opstillet i alt ca. 900 gasmotorer med en samlet effekt på ca. 900 MW_e.

Der er opstillet i alt ca. 50 gasfyrede gasturbiner (simple cycle og kombianlæg) med en samlet gasturbinerelateret effekt på i alt 300 MW_e.

Virkningsgrad, emission mv.

De gasbaserede kraftvarmeteknologier dækker et meget bredt effektområde og vil ofte give højest mulig virkningsgrad for den pågældende effektklasse. Mellemstore og større gasmotorbaserede KV-enheder har en elvirkningsgrad omkring 45 %, de større kombianlæg kan præstere op mod 55 % elvirkningsgrad. Nævnte virkningsgrader er i forhold til brændslets nedre brændværdi. El virkningsgraden for gasturbiner er i gennemsnit ca. 28 % og for motoranlæg ca. 40 %. Derudover har både turbine- og gasmotor en varmevirkningsgrad på 48-60 %. Den samledet udnyttet energi kommer derfor op på 85-99 % i motoranlæg. Se nedenstående skema med eksempler på høje samlede virkningsgrader.

http://www.fjernvarmen.dk/Faneblade/HentMaterialerFANE4/~/media/Medlemmer/Driftsdata/Januar%202009.ashx

For aktuel status vedr. virkningsgrad, emission mv. fra de forskellige teknologier henvises til "Energistyrelsen, Elkraft System, ELTRA: Technology Data for Electricity and Heat Generating Plants, June 2005" og DGC's folder "Naturgas - Energi og Miljø", september 2005. Folderen kan rekvireres og ses på DGC's hjemmeside.

I 2007 udarbejdet DMU i samarbejde med bl.a. DGC en emissionskortlægning for en række brændsler på decentrale kraftvarmeanlæg der producere mindre end 25 MW elektricitet (PSO projektet 07/1882). Baggrunden for projektet var en kortlægning af emissionsfaktor og de grænseværdier  der anvendes i den dansk lovgivning. De væsenteligeste emissionsprodukter fra kraftvarmeværkerne der anvender naturgas eller biogas som brændsel, er NO_x, CO og UHC. Derudover skulle projektet undersøge emissionen af PAH, formaldehyd og andre stoffer på kraftvarmeværkerne. 

Nedenstående skema er fra delrapport 4 om emisssionsdata fra gas- og oliefyrede decentrale kraftvarmeanlæg.

   Emissionsfaktor fra DMU i vægt pr. energienhed

En sammenligning af emissionsfaktor far 2007 med en emissionskortlægning fra 2003 viser, at emissionen for naturgasmotor er faldet betydelig mht. NO_x og CO, mens faldet i UHC er mindre tydelig. Undersøgelsen viste også at hovedparten af naturgasmotorerne ikke havet noget problem med at overholde grænseværdierne for af NO_x, CO og UHC. En kulbrinteanalyse af røggassen fra en naturgasmotor, ligger tæt på sammensætningen i naturgassen. Undersøgelsen viste også at emissionen for  lattergas (N₂O),er halveret fra undersøgelsen i 2003.