Sähköä ja lämpöä tuottavien maakaasukäyttöisten pienvoimalaitosten kannattavuus Turengissa

Diplomityössä tutkitaan sähkön ja lämmön yhteistuotannon kannattavuutta Turengin nykyisen lämmöntuotannon yhteydessä. Tavoitteena on löytää taloudellisesti kilpailukykyiset tuotantovaihtoehdot Turengin energiahuollon kehittämisessä. Ensimmäisenä tarkasteltarkastellaan voimalaitoksen nykyiseen tuotantolaitteistoon kuuluvan vastapainehöyryturbiinin käyttöönoton mahdollisuuksia. Tämän jälkeen suoritetaan kannattavuuslaskelmat neljälle vaihtoehtoiselle investointitapaukselle. Voimalaitosinvestoinnit kohdistuvat kaasumoottori- ja kaasuturbiinivoimalaitoksiin, joilla tuotetaan sähköä, kaukolämpöä ja eräissä tapauksissa myös prosessihöyryä. Voimalaitosten nettosähkötehot ovat neljästä yhdeksään megawattia. Voimalaitosyksiköiden energiantuotanto määritetään Turengin lämpökuormien perusteella. Tuotannon määrityksessä apuna käytetään WinTEHO –ohjelmistoa, johon luodaan tarvittavat energiatiedostot. Kannattavuuslaskelmat suoritetaan vertaamalla investointivaihtoehtojen aiheuttamia vuotuisia kassavirtoja nykyisen tuotannon mukaisiin kassavirtoihin. Kassavirtalaskelmasta saadaan kullekin vaihtoehdolle nettonykyarvo, sisäinen korko ja takaisinmaksuaika. Tarkastelun tuloksena saatiin, että voimalaitosvaihtoehdoista kannattavin on investointi yhteen kaasumoottoriin, jolla tuotetaan sähkön lisäksi vain kaukolämpöä. Alhaisilla sähkön hinnoilla kaasuturbiinivaihtoehdot ovat suunnilleen yhtä kannattavia. Investointien nykyarvo valitulla korkokannalla on positiivinen, kun sähkön markkinahinnan keskiarvo tuotantokaudella ylittää likimain tason 130 mk/MWh. Nykyisillä markkinahinnoilla investoinnit eivät ole kannattavia. Investoiminen uuteen kaasumoottoriin tai -turbiiniin osoittautui kannattavammaksi kuin sähkön tuotannon aloittaminen laitoksen nykyisellä höyryturbiinilla. Merkittävin syy tähän oli höyryturbiinituotannon korkeat henkilöstökustannukset. Tehty selvitys tukee vallitsevaa käsitystä, että nykytekniikalla sähkön ja lämmön yhteistuotanto on taloudellisesti kilpailukykyistä myös pienessä kokoluokassa.

In this Master’s Thesis the profitability of the combined heat and power production is studied in connection with the present heat production in the town of Turenki. The objective is to find an economical production alternative for the energy management i in Turenki. The considerations of the production with the back pressure steam turbine which belongs to the existing power plant is studied as the first one. After this the profitability calculations are completed in four alternative investment cases. The power plant investments are based on gas engines or gas turbines producing electricity, district heat and as well process steam in some cases. The net power output of the plants are from four to nine megawatts. The power production of the power plant units is determined on the basis of the heat loads in the town of Turenki. WinTEHO –software to which the necessary energy files are created is used as help in the definition of production. The calculations of profitability are completed by comparing cash flows which are in accordance with the present production to the annual cash flows of the investment alternatives. From the cash flow statement the net present value, the internal rate of return and payback time are calculated to each of the alternatives. As a result of this study the most profitable alternative is an investment in one gas engi-ne unit with the production of electricity and district heat. The investments based on gas turbines are equally profitable at the low prices of electricity. The net present value (NPV) of investments with a chosen interest rate is positive when the average of the market price of the electricity in the production season will exceed the level about 130 mk/MWh. The investments are not profitable on the present market prices. The investment on gas engine or on gas turbine is more competitive than to begin the power production with the existing steam turbine. The most significant reason here was the high personnel costs of the steam turbine production. This study supports the prevalent conception that on the modern technology combined heat and power production has competitive advantage also in a small scale.