Sähkökattilan mitoituksen määrittäminen ja investoinnin kannattavuus

Abstract

Polttoaineiden hintakehitys sekä yleistyneet edullisen sähkön hinnat ovat vaikuttaneet sähkökattilainvestointien huomattavaan yleistymiseen viime vuosien aikana. Lämpöenergian tuotanto sähkökattilalla lisää metsäteollisuuden mahdollisuuksia sähkön kulutusjouston toteuttamiseen sekä energiakustannusten optimointiin. Tässä diplomityössä selvitettiin sähkökattilainvestoinnin kannattavuuden muodostumista sekä sähkökattilan optimaalisen mitoituksen määrittämistä Flutingtehtaalle.

Sähkökattilan mitoitusta tarkasteltiin simuloimalla tehtaan voimalaitoksen nykyisen pääkattilan höyrytehon vaihtelua. Oletuksena oli, että pääkattilan minimikuorman sekä tehtaan prosessien edellyttämän höyrytehon välinen alue voidaan korvata sähkökattilan höyryn tuotannolla. Työssä käsiteltiin myös vaihtoehtoa, jossa edullisen sähkön aikaan pääkattila olisi kokonaisuudessaan pysäytettynä, mikä edellyttäisi sähkökattilalta suurempaa maksimitehoa. Investoinnin kannattavuutta käsiteltiin muun muassa herkkyysanalyysin avulla, jossa tarkasteltaviksi tekijöiksi valittiin sähkön sekä polttoaineiden hintakehityksen vaikutus investoinnin prosentuaalisiin tuottoihin.

Työn tulokset osoittivat, että sähkökattilalla on merkittävä potentiaali kiinteiden polttoaineiden korvaamisessa sekä edullisen markkinasähkön hyödyntämisessä tehtaan energiantuotannossa. Polttoaineiden hintakehityksellä ja sähkökattilan kuluttaman sähkön hinnalla on merkittävä vaikutus investoinnin kannattavuuteen. Keskeisenä kannattavuutta edistävänä tekijänä työn perusteella nähtiin myös reservimarkkinoille osallistuminen, johon tutkimuskohteena toimivalla tehtaalla olisi edellytyksiä jo nykyisellä kapasiteetilla.

The development of fuel prices and the widespread availability of affordable electricity have contributed to the significant increase in electric boiler investments in recent years. The production of thermal energy with an electric boiler enhances the forestry industry’s opportunities for implementing electricity consumption adjustments and optimizing energy costs. This master’s thesis examined the formation of the profitability of electric boiler investment and the determination of optimal sizing of an electric boiler for a Fluting Mill.

The sizing of the electric boiler was examined by simulating the variation in steam power of the Mill’s current main boiler. The assumption was that the range between the main boiler’s minimum load and the steam power required by the processes can be replaced by electric boiler. The master’s thesis also explored an alternative in which the main boiler would be completely shut down during periods of low-cost electricity, which would require the electric boiler to have a larger maximum capacity. The profitability of the investment was analyzed using, among other methods, sensitivity analysis, in which factors such as the price development of electricity and fuels were assessed for their impact on the investment’s returns.

The result of the study indicated that the electric boiler has significant potential in replacing solid fuels and utilizing affordable market electricity in the Mill’s energy production. The development of fuel prices and the cost of electricity consumed by the electric boiler have a substantial impact on the investment’s profitability. A key profitability-enhancing factor identified in the study was participation in the reserve market, which the Mill studied could already engage in with its current capacity.