I det här kapitlet diskuteras studiens antaganden, metod och resultat för de olika analytiska nivåerna.
6.1 Bränslekarakteristik och prestanda
Resultatet för bränslekarakteristik och prestanda visar tydligt att de fossilfria bränslena inte uppvisar samma prestanda som de fossila bränslena. De visar stora skillnader ibland annat densitet och värmevärde samt i adiabatisk flamtemperatur, specifik luftvolym och specifik rökgasvolym. Vid beräkning av den adiabatiska flamtemperaturen användes den specifika värmekapaciteten för reaktionsprodukterna (koldioxid och vatten) vid olika temperaturer. Detta gjordes för alla bränslen då dessa har olika sammansättningar vilket gör att sammansättningen i rökgasen blir olika. Värmekapaciteten är även beroende av temperatur och beräkningen gjordes för ett antal olika temperaturer. Ett värde på värmekapaciteten valdes för en temperatur så nära den adiabatiska flamtemperaturen som möjligt. Detta förfarande att använda ett antal diskreta steg som bas för att beräkna värmekapaciteten för rökgaserna och därifrån beräkna AFT innebär en förenkling då man egentligen skulle behöva använda ett mycket stort (oändligt) antal steg för att korrekt beräkna AFT. En kontroll av framräknad AFT för metan gjordes mot tabelldata, och skillnaden fanns vara liten, vilket bekräftade metodens användbarhet.
När man jämför bränslenas adiabatiska flamtemperaturer så antas inga värmeförluster till omgivningen och värmeförluster med askan försummas. Det avser dock inte ett verkligt fall då även välisolerade system har värmeförluster.
Billingsfors Bruk har tre olika pappersmaskiner, tre pannor och en mesaugn och värmeförlusterna varierar därmed till omgivningen samt att mängden aska är beroende av vilket bränsle som förbränns. Om något system på Billingsfors Bruk konverteras till fossilfria bränslen skulle med sannolikhet inte temperaturen vara lika hög som AFT då alla system har förluster till omgivningen. Systemen som idag drivs av fossila bränslen upprätthåller inte heller AFT utan är betydligt lägre men då det fossilfria bränslenas AFT ligger betydligt högre än vad systemen behöver anses det inte vara några problem att uppnå temperaturkravet. Dock får inte flamman bli för kall då det innebär att processen inte fungerar lika bra. Datan som erhållits från Billingsfors Bruk och användes vid beräkningar av bränslekarakteristik och prestanda innehåller sannolikt en del mätosäkerheter, vilket kan ha påverkat resultaten nämnvärt.
6.2 Teknisk utvärdering
I den tekniska utvärderingen, delkapitel 5.2 utvärderas parametrarna som presenterades i delkapitel 5.1. De tre parametrarna, den adiabatiska flamtemperaturen, den specifika luftmängden och den specifika rökgasmängden ansågs vara avgörande vid en konvertering. För de processerna som använder gasol har Wobbeindex varit ett användbart verktyg. Om Wobbeindex är samma för två olika gaser kan gaserna bytas rakt av utan problem. Ingen av de förnyelsebara gaserna var i närheten av gasolens Wobbeindex. Närmast var biogasen som endast var 32,8 % av gasolens index och sedan produktgas Hög på 17,9 %. Oavsett vilken gas man väljer att konvertera till behöver brännarsystemet byggas om mer eller mindre för att uppnå liknande energiflöde genom brännaren. Brister i noggrannheten
av de beräknade värdena har en mindre betydelse för bedömningen av åtgärdsbehov vid konvertering till en annan gas, då Wobbeindex bekräftar att det inte går att upprätthålla samma energiflöde vid byte av gas. För pannorna och mesaugnen däremot som i dagsläget redan drivs av eldningsolja och tallolja kommer det inte vara några problem att konvertera helt och hållet till tallolja. Problem kommer dock uppstå vid konvertering till pellets eller träpulver då pannorna och mesaugnen inte är designade för fasta bränslen förutom för fastbränslepannan. Då fasta bränslen har ett lägre värmevärde ökar behovet betydligt och större mängder måste förbrännas för att upprätthålla samma effekt. En annan skillnad att konvertera från olja till fasta bränslen är flamlängden. För de fasta bränslena är flamman nästan dubbelt så lång vilket medför en sänkt produktionskapacitet och effektivitet. Även vid förbränning av fasta bränslen kommer en del av bränslet avgå som aska. Askan kan bidra till beläggningar och en sämre värmeöverföring som nämndes i delkapitel 2.6. Vid analysen av värmeöverföring i form av konvektion och strålning antogs emissionstalet vara konstant och värmeöverföringen beräknades per kvadratmeter.
Detta gjordes på grund av att det är omöjligt att anta en area då alla system skiljer sig samtidigt som dem är byggda på olika sätt med olika typer av material. Ledningen valdes att försummas då majoriteten av värmeöverföring sker via konvektion och strålning.
6.3 Praktiskt utvärdering
I den praktiska utvärderingen har tillgången på förnyelsebara bränslen och lagringsmöjligheter undersökts. Hemsidor och relevanta studier har använts för att svara på den nuvarande statusen för att ge en så tydlig bild som möjligt hur möjligheterna ser ut. Tillgången på förnyelsebara bränslen är inte konstant och varierar från år till år. Den mängden som finns tillgänglig i år finns kanske inte tillgänglig kommande år beroende på exempelvis väderförhållanden, produktion och skatter. Lagringsmöjligheterna för de förnyelsebara bränslena framstår som komplicerade och dyra. Detta är främst på grund av det inte är lika beprövat som lagring för de kommersiella fossila bränslena och till en början har det antagligen varit så för de fossila bränslena också. Lagringsmöjligheterna för pellets och träpulver är hämtade från en handbok publicerad år 1999. Trots att handboken snart är 20 år gammal så har möjligheterna kring lagring av trädbränslen ändrat sig minimalt vilket stämdes av med studier som var nyligen publicerade. Utöver ovannämnda faktorer så kan även de geografiska läget på Billingfors Bruk ha betydelse. I denna studien anses träpulver och produktgas vara mer lämpligt än resterande bränslen och då träpulver kan produceras på plats eller köpas in i form av pellets från lokala leverantörer samt att produktgasen kan produceras på plats med egenproducerad biomassa och köpt massa så har läget mindre betydelse. Den potentiella mängden produktgas som kan produceras internt med den biomassan som i dagsläget säljs vidare är 19,2 MNm3/år. Bruket säljer biomassan på grund av att fukthalten är för hög för att de ska vara lönsamt för dem att använda den i någon annan del av deras nuvarande processer. Resultatet för möjlig producerad biogas visade sig vara väldigt lågt. Trots import av matavfall och gödsel från bondgårdar så kan endast en total mängd på 0,9 GWh produceras per år vilket är ungefär 13,5 % av det totala gasbehovet. Vid beräkning har rötningstal hämtats från Substrathandboken för biogasproduktion där potentiella metanhalter har används. De potentiella metanhalterna är beroende av vilket typ av substrat som rötas, om de samrötas och vilken typ av rötkammare som används. Det medför att biogasproduktionen i
verkligheten kan variera och antagligen är lägre än vad som presenterats då det är beräknat på bästa tänkbara utfall. Om det hade varit mer lönsamt att producera biogas interntoch att stora delar av behovet för gasol kunde täckas hade det varit mer eftertraktat att vara i närheten av ett naturgasnät för att minska transporterna av resterande biogas som måste köpas externt.
6.4 Systemuppbyggnad
Systemuppbyggnaden som valdes grundar sig i bränslekarakteristik och prestanda samt den tekniska och praktiska utvärderingen men även vilka typer av system som bruket har. Hade resultaten sett annorlunda ut eller att exempelvis att både priset och efterfrågan varit lägre på biogas hade eventuellt biogas ersatt gasol istället. Detta på grund av att biogasens egenskaper är närmare gasolens egenskaper än produktgas vilket hade medfört mindre förändringar på det befintliga systemet. För oljans del hade det varit betydligt enklare att ersätta alla brukets processer som är beroende av fossil olja med fossilfri tallolja. Dock ansågs talloljan vara för dyr att köpa in då den enbart finns i begränsad mängd men också att efterfrågan är hög.
6.5 Ekonomisk utvärdering
Den ekonomiska utvärderingen visar att bränslekostnaden för ett fossilfritt bruk är lägre än för fossila bränslen vilket kan tyckas vara konstigt då de fossilfria bränslena är generellt dyrare. Detta beror på att inget bränsle behövs köpas in till fastbränslepannan och sodapannan utan enbart gaspannan och sodapannan. Men också att ingen gas behövs köpas då gasolen ersätts med produktgas som tillverkas på plats. Priserna som används i den ekonomiska utvärderingen anses vara relevanta då prisuppgifterna på de fossila bränslena är hämtade från Billingsfors Bruk och det är de priserna bruket betalar i dagsläget. För pellets och träpulver är priserna hämtade från Energimyndigheten och är en sammanställning av priserna från år 2017.
Produktgasen däremot har ingen stor marknad och det är få industrier som producerar sin egen gas därav fanns det dåligt med prisuppgifter. Priset på produktgasen hämtades därför från en forskningsrapport som är publicerad på Energiforsk och ansågs vara den mest relevanta till denna studien. Dock kan priset variera något beroende på vilken typ av förgasningsteknik man använder. Priserna varierar även beroende på tillgång, efterfrågan och skatter. Att använda den här ekonomiska utvärderingen för att beräkna kostnaden på lång sikt är felaktig då priserna ändras årligen men också att behovet av bränsle kan ändras i systemen på grund av förändrade körförhållanden och dylikt. I kalkylen tas ingen hänsyn till investeringskostnader utan endast bränslekostnader. Tar man hänsyn till investeringskostnader hade kostnaden för ett fossilfritt bruk varit betydligt högre än kostnaden för dagens bruk med fossila bränslen då inga stora investeringar behövs göras.
Förslag till vidarestudier:
• Undersöka investeringskostnaderna för de åtgärder som föreslagits
• Se hur en energieffektivisering skulle kunna påverka möjligheter till konvertering till fossilfria bränslen
• Undersöka vilken typ av förgasningsanläggning som lämpar sig bäst samt vilken gassammansättning som kan produceras