Elproduktionen i Finland

av Veikko Ahonen Forum 1972-06, sida 11-12, 29.03.1972

Taggar: Teman: elproduktion

Av tekn lic Veikko Ahonen

Elproduktionen i Finlan e Värmekraftens andel av senaste års elproduktion 23,5 miljarder kWh var 55 9/0. Då vattenkraften är praktiskt taget fullt utbyggd och elbehovet fördubblas ungefär vart tionde år kommer värmekraftens andel ytterligare att växa. Vårt land är i fråga om bränslen närmast helt beroende av import om man frånser våra torvtillgångar och industrins avfallsbränslen.

e Det gäller därför att bygga kraftverk i fråga om både tidpunkt och lokaliséring så genomtänkt som möjligt enligt ett ekonomiskt optimumprogram som också utnyttjar bränslen på bästa sätt.

Elbehovets tillväxt

I en omfattande och noggrann utredning (1) har senast Imatran Voima Oy behandlat vårt elbehovs tillväxtfråga. Utredningen påvisar beroendet mellan elbehovet och den ekonomiska tillväxten och konstaterar att elbehovet inte varierar i samma grad som den ekonomiska tillväxten, men att det på ett intressant sätt följer samma femårsintervall,

Elbehovet kommer sannolikt att växa de närmaste åren ca 7.3 /9 i genomsnitt per år enligt figur 1. Behovet år 2000 skulle vara 125 miljarder kWh. Det är av intresse att jämföra denna årliga tillväxtsiffra med motsvarande siffror för några länder i Europa enligt en prognos i en mera omfattande utrednin - (2).

240 Elbehovets tillväxt Im 120: 100: England 7,40 80 Österrike 7,0 9/0 60: Frankrike T7A Yo av Holland 7,4 “10 20 Västtyskland 7,4 9/0 Schweiz 6,5 9/0 0 HR 0 BR RR PER Sverige 6,8 “70 Figur 1 Elbehovets tillväxt enligt Danmark 8,0 2/0 Imatran Voima Oy:s prognos, mll- 0 jarder kWh. Norge 6,2 “0

Siffrorna ligger nära varandra och sammanfaller väl med prognosen för Finland.

Ofta jämför man elförbrukningen i något land med förbrukningen i USA. Dethär innebär en historisk jämförelse som för Finlands del betyder att vi nu per person förbrukar ungefär lika mycket som USA år 1960. Industriländer som Västtyskland, Holland och Österrike får kanske oväntat nog sämre jämförelseårtal. Mera överraskande är att t ex Frankrike, Danmark och Italien ligger inte mindre än ett tjugotal år efter USA i fråga om elförbrukning per person.

Elförbrukningens strukturella och regionala förändring

Finlands jämförelsevis höga förbrukning i kWh per person beror på industrins, särskilt träförädlingsindustrins stora elbehov. Inom de närmaste åttiondena kommer emellertid industrins relativa andel av elförbrukningen att sjunka från nuvarande 70 9/0 till 50 9/o och möjligen under detta värde. Om också industrin tillväxer, gäller det områden med lägre elbehov än

Forum 6/72

Figur 2 Elbehovets nuvarande varaktighetskurva (heldragen linje) och kurvans utveckling under de närmaste årtiondena (streckad tinJe). é 0,5 2, inom träförädlingsindustrin vars tillväxthastighet avtar på grund av begränsade råvarutillgångar.

Däremot stiger den enskilda och offentliga elförbrukningen kraftigt fram till år 2000. Här ingår både järnvägarnas elektrifiering och elbilarna. Trafikens tillväxtfaktor väntas bli närmare 30 medan den relativa andelen av förbrukningen år 2000 inte beräknas bli större än 2…3 9/6.

Den enskilda sektorns största tillskott väntas gälla den elektriska rumsuppvärmningen med en tillväxtfaktor över 20 och en andel i totalförbrukningen av beräknade 15… 20/0. Med beaktande av industrins till omkring 50/0 sjunkande andel kommer strukturen för hela Jandets elförbrukning att genomgå en viktig förändring. Formen för eleffektens varaktighetskurva kommer sålunda enligt figur 2 att förändras från den med heldragen linje till den med streckad linje återgivna kurvan. För eluppvärmningen karakteristiska drag framträder i den sistnämnda varaktighetskurvan. Inom processindustrin är sålunda varåktigheten eller utnyttjningstiden för eleffektens toppvärde 7400 timmar per år medan den i fråga om tex direkt eluppvärmning är endast 3 000 timmar per år. Den förra är sålunda mindre effektdominerande än den senare. Förändringar i elförbrukningen sker också regionalt, Förbrukningens tyngdpunkt rör sig söderut på samma sätt som bosättningen. Enligt Imatran Voima Oy:s utredning är de största tillväxtfaktorerna i dethär sammanhanget för Österbotten 5,3 Nyland 51 Södra Tavastland 4,7 Egentliga Finland 4,0

Oberoende av den jämförelsevis höga tillväxtfaktorn är Österbottens relativa andel av hela landets elförbrukning inte större än 6,5 9/v år 1990. Vänd nn

Tätorternas antal växer och de ligger till övervägande del i södra Finland.

Elproduktionskapacitetens utbyggnad

Vattenkraftstationerna har hittills täckt grundlastbehovet. Härefter kommer värmekraftverken i allt större grad att delta i uppgiften, t om så långt att en del av vattenkraftstationerna på grund av den lätta och snabba reglerbarheten kommer att användas som toppkraftverk.

Behovet av olika kraftverkstyper kan framställas i form av en varaktighetskurva enligt figur 3. Grundlastverken täcker det område av diagrammet (IV) som får den längsta utnyttjningstiden. Dethär gäller främst kärnkraft och vattenkraft. För följande område (III) svarar värmekraft med relativt hög verkningsgrad och delvis också vattenkraft. Värmekraften är närmast industrins mottryckskraft, fjärrvärmekraft och till en del kondensationskraft. Området (IH) täcks av kondensationskraft, vissa typer av vattenkraftverk, bla pumpkraftverk och av kombinerade gasturbin-ångkraftverk. För varaktighetskurvans återstående topp (I) med den kortaste utnyttjningstiden svarar gasturbinkraft.

Relativa byggnadskostnader

Bakom fördelningen av elproduktionen på olika kraftverkstyper (se figur 3) ligger de relativa byggnadskostnaderna per installerad effektenhet. Jämförelsetalen är ungefär följande:

Kärnkraftverk 100 Kraftverk med fossilt bränsle 70 Kombinerat gasturbin-ångkraftverk 50 Gasturbinverk . 30

Jämförelsetalen är endast riktningsgivande. Anläggningens storlek och lokalisering, bränsleslag m m har en avgörande betydelse. Totalkostnaderna enligt figur 4 bestämmer slutligen användningen av olika kraftverkstyper. Lutningen för de räta linjerna på figuren anger storleken av de olika kraftverkstypernas variabla kostnader.

Kärnkraftverken har de klart lägsta bränslekostnaderna och tillsammans med vattenkraftverken de lägsta rörliga kostnaderna. Motpolen det enkla gasturbinverket har de högsta rörliga kostnaderna. Det använder ju det dyraste bränslet och värmeförbrukningen är stor.

De olika kraftproduktionsformernas fördelaktighet

Kondensationskraft baserad på fossila bränslen kan täcka en del av hela området enligt figur 3. Kondensationskraftverk förutsätter emellertid stora enheter för att vara konkurrenskraftiga. Rökgasernas föroreningar och den stora mängden avfallsvärme i kylvattnet gör dock dessa kraftverk föga miljövänliga. Då energibehovet växer gäller det som tidigare framhållits att för täckande av grundlastbehovet bygga kärnkraftverk. Utredningarna visar att dethär blir särskilt fördelaktigt fr om början av 1980-talet.

För delområdet III enligt figur 3 skulle mottryckskraft vara fördelaktigast, men utbyggandet begränsas av det sannolika behovet. Visserligen kan man vänta sig att processindustrin, bla den petrokemiska växer och sålunda också mottryckslasten.

I egenskap av mottryckskraft är fjärrvärmekraften fördelaktig. Produktionsmöjligheterna för fjärrvärmekraft har i allmänhet uppskattats väl försiktigt. Om man emellertid räknar med ati 3 miljoner av landets folkmängd år 2000 bor i städer och köpingar skulle den erforderliga uppvärmningseffekten för bostads-, affärs- och offentliga byggnader motivera en utbyggnad av fjärrvärmekraften för en årsproduktion av 15…20 miljarder kWh.

Som ett alternativ till den konventionella ångkraftprocessen kunde man använda en kombinerad gasturbin-ångkraftproces 1 8760 o 0,5 1:09 4 Figur 3 Elbehovets täckning med Figur 4 Elbehovets totalkostnaolika kraftverkstyper: I gasturbin- der k för olika kraftverkstyper: kraft, Il kombinerad gasturbin- I enkelt gasturbinkraftverk, IH ängkraft, I fossilkraft och IV kombinerat gasturbinångkraftverk, kärnkraft (kondensationskraft) och = III fossilkraftverk och IV kärnvattenkraft. kraftverk. 1…4 utnyttjningstiden för kraftverken i samma ordningsföljd.

som en kraftvärmeverkslösning. Fördelen är lågt anskaffningspris också för jämförelsevis små anläggningar och dock fördelaktig värmeförbrukning. Anläggningen kan ytterligare förenklas genom att endast en avfallsvärmepanna med eventuella tillsatsbrännare ansluts efter gasturbinen. Den kombinerade lösningen innebär att en hel del mindre samhällen som ekonomiskt inte skulle klara ett egentligt kraftvärmeverk utökar kretsen av fjärrvärmekraftverk. Fördelen med fjärrvärmekraft är att den alstras nära förbrukningsobjekten varigenom elöverföringskostnaderna reduceras, Elutbytet är dessutom störst under vintern då också förbrukningen är störst. e Då byggnaderna i varje fall skall uppvärmas och urbaniseringen tilltar har fjärruppvärmningen och den anslutna kraftalstringen potentiella möjligheter att effektivt delta i energiförsörjningen och att använda importbränslet på bästa sätt. Den enkla gasturbinen är ett lämpligt toppkraftverk. För den talar låga anskaffningskostnader per effektenhet, snabb start och lastupptagning, god utbytbarhet för ingående delar (gasturbiner av jet-typ som gasalstrare), kraftturbindelen enkel att underhålla, utrustningen lätt att automatisera och sålunda lämplig för obemannade stationer.

Sammanfattning

Vi har satt igång att bygga kärnkraftverk vid en tidpunkt då man har en ganska god uppfattning om deras tillförlitlighet och då man kunnat påvisa att de olägenheter dessa kraftverk utsätter sin omgivning för är små. Det finns ju i detta nu i världen omkring 200 kärnkraftverk i drift eller under uppförande. Kärnkraftverken är och förblir sannolikt fördelaktiga endast som stora enheter. Därför bör möjligheterna för och nya tilllämpningar av konventionell värmekraft omsorgsfullt undersökas och övervägas, inte minst nu då jordgasen de närmaste åren gör sitt intåg. I egenskap av ett miljövänligt bränsle lämpar den sig särskilt som bränsle för tätorternas kraftvärmeverk och likaså för industrins ångkraftverk. e Då någon omedelbar eller snar bränslebrist inte föreligger har Finlands elförsörjning anledning att jämsides med att nya kraftalstringsformer utbyggs noggrant utnyttja den konventionella kraftalstringens bästa tillämpningar. OO

Litteratur (1) Energibehovet och ekonomisk tillväxt, I och II Imatran Voima Oy Helsingfors 197 (2) The Future of Power Generation Stork N.V. Hengelo, Rotterdam 1968

Forum 6/72