AECOM Tecsult Inc., et stort konsulentfirma med speciale i udvikling af vandkraftprojekter, udarbejdede en detaljeret præfeasibility-undersøgelse af Tasersiaq Lake-området, der konkluderede, at stedet kunne understøtte et vandkraftværk med et anslået produktionspotentiale på 500 MW. Grønlands Selvstyre har gjort denne præfeasibility-rapport tilgængelig på deres hjemmeside. [2] Estimaterne præsenteret i denne undersøgelse, korrigeret for inflation frem til 2023, bruges som udgangspunkt for at estimere omkostningerne ved dette 2.250MW projektkoncept. Estimaterne præsenteret i denne undersøgelse bruges også til at vise fordelene ved at bruge et graderet terrassesystem til at udvide kapaciteten på Tasersiaq Lake-området til at producere 2250 MW elektricitet.
Denne webside vil diskutere den grundlæggende konfiguration af det 2250 MW vandkraftprojekt, herunder dæmningerne, penstock, turbiner, graderet terrassenetværk og elledning til Maniitsoq. Denne side vil også diskutere brugen af den elektriske effekt til at drive en aluminiumssmelter ved kysten nær Maniitsoq. Der gives omkostningsestimater for hver del af projektet.
En økonomisk analyse af det forventede afkast fra projektet er inkluderet. Denne analyse forudsiger et internt afkast (IRR) på 17,9 % for projektet. Gennemsnitligt afkast på gennemsnitlig ansat kapital (ARoaCE) er estimeret til at være 15,7 %.
Dæmninger til 2.250 MW projekt
Dette projektkoncept foreslår to stenfyldningsdæmninger til at danne et reservoir. Placeringerne er de samme som beskrevet i AECOM Tecsult-rapporten. [2} Den foretrukne tilgang vil omfatte en dæmning nær den vestlige ende af Tasersiaq-søen. Den bliver ca. 1200 m lang, med en højde på ca. 77 m, tilstrækkelig til at opsamle vand til en højde på 752 m mod øst. En anden dæmning vil være syd for søen ca. 10 km sydøst for den første dæmning. Det vil være ca. 1.200 m langt med en højde på ca. 72 m, tilstrækkeligt til at opfange vand til en højde på 752 m mod nord. Reservoiret dannet af disse to dæmninger vil øge søens kapacitet med anslået 10 km^3 vand, når vandstanden når en højde på 752 m.
Den nordøstlige ende af Tasersiaq-søen er en klippemoræne ved enden af en gletsjer. AECOM-præfeasibility-rapporten fastslår, at morænen er tilstrækkelig høj til at inddæmme søen til den designmæssige maksimale vandstand på 715 meter, men at yderligere undersøgelse af området anbefales. En nærmere undersøgelse af klippemorænen ved hjælp af et kort over bundtopografien under Grønlands indlandsis viser, at klippemorænen umiddelbart øst for den nordlige del af Tasersiaq Sø ligger ca. 845 m over havets overflade, hvilket er mere end tilstrækkeligt. at inddæmme den ende af søen til den designmæssige maksimale vandstand på 752 m. [31] Der kræves dog yderligere undersøgelse af området forud for udviklingen af dette projekt.
Det meste af indlandsisens smeltning sker i løbet af en cirka 100-dages periode om sommeren. Reservoiret tillader, at en stor del af sommerens smeltevand kan lagres og derefter bruges til at generere vandkraft i de resterende efterårs-, vinter- og forårsperioder.
Der er talrige klippemoræner i nærheden af stederne for de to dæmninger. [32] Det er sandsynligt, at disse løse klippeformationer kan bruges som klippefyld under opførelsen af dæmningerne.
Penstock til 2.250 MW projekt
Der vil blive bygget en penstock-tunnel. Den vil udspringe ved søen nord for den sydlige dæmning. Den vil strække sig mod sydvest, under klippebunden af Indlandsisfeltet, der ligger vest for Evighedsfjorden, og ender nær havoverfladen ved kraftværket. Kraftværket vil blive placeret nær havoverfladen på samme sted, som blev valgt i AECOM Tecsults præfeasibility-undersøgelse. Dette er en afstand på cirka 26,6 km med et højdefald på cirka 672 m.
Baseret på den præfeasibility-rapport, der blev leveret sammen med det grønlandske regeringsudbud, kræves der et 50m^2 tværsnitsareal til et 500 MW kraftværk ved Tasersiaq-søen. For at opretholde et lignende trykfald for et kraftværk på 2.250 MW, baseret på Mannings ligning for et lukket penstock, vil der være behov for en 14 m diameter penstock til dette 2.250 MW projekt. Tunnelboremaskiner med denne diameter er tilgængelige og vil blive brugt til at grave penstock-tunnelerne.
Turbiner til 2.250 MW projekt
Et kraftværk beliggende nær havoverfladen er påkrævet for fuldt ud at udnytte den potentielle energi, der er tilgængelig fra det opdemmede smeltevand. Udvidelsen af Tasersiaq-søens reservoir vil anslå 10 km^3 vand i en gennemsnitlig højde på 720 m. Reservoiret vil blive fyldt til brug i efteråret, vinteren og foråret. Yderligere 3,5 km^3 vil blive indsamlet og brugt til elproduktion i smeltesæsonen.
Med et reservoir, der giver en gennemsnitlig løftehøjde på 720 m, kræver Tasersiaq Lake-projektet vandkraftgeneratorer, der giver høj effektivitet ved så høje løftehøjder. Pelton-generatorer betragtes som et godt valg til installationer med højt hovedhoved. Det er blevet rapporteret, at Pelton-generatorer har en effektivitet på op til 92%. [33] [34] Appendiks C indeholder en beregning af kraftgenereringspotentialet for de 13,5 km^3 årligt smeltevand, der bruges til at drive generatorerne.
Graderede terrasser
Det graderede terrassenetværk, der kræves for at opsamle smeltevand til dette 2250 MW projekt, er beskrevet på følgende webside: Rækkehuse kanaler
Aluminiumssmelter
Den effekt, der genereres af vandkraftværket på 2250 MW, er tilstrækkelig til at drive en moderne aluminiumssmelter med en årlig aluminiumproduktion på 1.522.000 tons om året.
Projektomkostninger
Terrassekonstruktion og vedligeholdelsesomkostninger for 2.250 MW projekt
Byggeomkostninger for terrassenetværket omfatter flere kategorier af omkostninger. De omfatter faciliteter til opbevaring af byggemateriel. Kontorfaciliteter til virksomhedens personale er inkluderet. En facilitet til servicering af udstyr er påkrævet. Der skal indkøbes bygge- og servicebiler. Byggeomkostninger omfatter de anslåede arbejdsstyrkeniveauer. Medarbejderomkostninger evalueres efter de samme timepriser, korrigeret for inflation, som dem, der blev brugt i AECOM Tecsults præfeasibility-undersøgelse. En fordeling af anlægsomkostningerne er medtaget i bilag B . De samlede anslåede byggeomkostninger i løbet af den 5-årige indsats er $517 millioner.
Bilag B viser også vedligeholdelsesomkostninger. Vedligeholdelsesmedarbejderomkostninger vurderes til de samme timepriser, korrigeret for inflation, som dem, der blev brugt i AECOM Tecsults præfeasibility-undersøgelse. Vedligeholdelsesomkostninger omfatter også omkostninger til vedligeholdelse af køretøjer og omkostninger til vedligeholdelse af faciliteter.
I løbet af de første 4 år anslås de gennemsnitlige årlige vedligeholdelsesomkostninger til terrassenetværket til $25 millioner om året. I løbet af år 5 til 40 anslås de gennemsnitlige årlige vedligeholdelsesomkostninger til terrassenetværket til 51 millioner USD om året. Den gennemsnitlige terrassevedligeholdelsesbeskæftigelse i denne periode er anslået 405 personer.
Dæmninger, Penstock. & Powerhouse Byggeomkostninger for 2.250 MW projekt
Dette omkostningsestimat for et projekt, der kan generere 2250 MW ved kraftværket, er baseret på de estimater, der oprindeligt blev udarbejdet i 2009 af AECOM Tecsult Inc. som en del af præfeasibility-undersøgelsen for et 500 MW vandkraftprojekt ved Tasersiaq Lake. [2] En inflationsmultiplikator på 1,42 er blevet anvendt på omkostningerne for at afspejle den kumulative inflation fra 2009 til 2023. Omkostningsmultiplikatorer er blevet anvendt for at afspejle dette projekts større størrelse. Dette 2250 MW projekt kræver en 14 m dia. penstock vs 8m dia. for det oprindelige projekt. Dette giver en omkostningsmultiplikator på 1,75 for tunnelens indre vægoverfladeareal og en multiplikator på 3,1 for omkostningerne ved at fjerne klippen for at skabe tunnelen. [35] En multiplikator på 3,8 bruges til at afspejle det større antal turbinegeneratorer og anvendes på deres tilhørende udstyr. Dæmningen og overløbsmultiplikatoren er baseret på AECOM Tableau 11.1 trinvise omkostninger ved at hæve dæmningen med ekstrapolering til 752 m, den nødvendige dæmningshøjde for 2.250 MW kapaciteten. Skaleringsfaktoren er 8,76 i den højde. Følgende tabel viser de justerede omkostninger for projektet på 2.250 MW.
Anslåede byggeomkostninger for Tasersiaq Lake Site med graderede terrasser, der er tilstrækkelige til at levere 2250 MW til aluminiumssmelter året rundt
| Tasersiaq Site 7e Omkostninger Est. | AECOM 500 MW i 2023$ | Justerede omkostninger for projekt med terrasser på 2250 MW i 2023 $ | Størrelse Mult. for størrelse ink. til 2250 MW |
| Udvikling af havneplads | $0,53 MM | $0,53 MM | 1 |
| Port Fac | $5,75 MM | $5,75 MM | 1 |
| Veje Const | $60,03 MM | $60,03 MM | 1 |
| Anlægsværker Powerhouse mv. | |||
| Powerhouse & adgang | $6,16 MM | 23,4 MM | 3.8 |
| Transformer | 2,19 MM | $8,32 MM | 3.8 |
| Haleløb | $14,55 MM | $27,94 MM | 1,92 |
| Overspændingskammer | $1,55 MM | $2,98 MM | 1,92 |
| Kabel & flugttunnel | $5,02 MM | $5,02 MM | 1 |
| Transformer beton | $2,64 MM | $10,47 MM | 3.8 |
| Powerhouse I beton | $5,73 MM | $21,76 MM | 3.8 |
| Powerhouse II beton | $3,29 MM | $12,49 MM | 3.8 |
| Kabel & flugtbeton | $1,39 MM | $1,39 MM | 1 |
| Installation af kran | $0,06 MM | $0,21 MM | 3.8 |
| Tagdækning | $0,61 MM | $2,31 MM | 3.8 |
| Konstruktionsstål | $1,93 MM | $7,35 MM | 3.8 |
| Penstock stålforing | $5,75 MM | $10,06 MM | 1,75 |
| Tunnelstik | $4,97 MM | $15,42 MM | 3.1 |
| Krafttunnel for civile arbejder | $106,8 MM | $205,1 MM | 1,92 |
| Adgang og tilføj | $15,44 MM | $47,85 MM | 3.1 |
| Indtagsgravning | 6,30 MM | $19,52 MM | 3.1 |
| Dæmning og overløb | $36,83 MM | $322,7 MM | 8,76 |
| El-værker | $49,89 MM | $189,6 MM | 3.8 |
| Mech + Elect turbiner & porte | $166,8 MM | 633,9 MM | 3.8 |
| Arkitektoniske værker | $7,81 MM | $29,67 MM | 3.8 |
| Samlede direkte omkostninger | 512,0 MM | $1.663,3 MM | |
| Samlede indirekte omkostninger | 516,3 MM | $1.652,2 MM | 3.2 |
| Beredskab | $102,8 MM | $331,5 MM | |
| Strømkabel | $146,3 MM | $146,3 MM | 1 |
| Omkostninger til terrassenetværk | 517,4 MM | ||
| Samlet pris 500 MW Tasersiaq Site 7e med strømledning | $1.277 MM | ||
| Samlede omkostninger 2250MW Tasersiaq-plads med terrasser og transmissionsledning | $4.310,7 MM |
Konstruktionsomkostninger for aluminiumssmelter
En rapport fra Wood Mackensie [29] anslår, at kapitalomkostningerne for en aluminiumssmelter er i intervallet $3.720 – $4.960 pr. ton årlig smeltekapacitet justeret for inflation i 2024$. Til den efterfølgende projektøkonomiske analyse anvendes en anslået pris på $4.400 pr. ton.
Finansiel analyse
Den efterfølgende økonomiske analyse viser, at et projekt af den ovenfor beskrevne type kan give overlegne resultater. De skøn, der er anvendt i denne analyse, er dokumenteret i noterne og de kilder til finansiel information, som noterne henviser til.
| Økonomisk analyse af samlet 1.522.000 ton/år. Aluminiumssmelteværk og 2.250 MW vandkraftværk | |
| Projektstørrelse | |
| Vandkraftkapacitet (MW) | 2.250 |
| Produktion af aluminiumssmelter (tons/år) [Note 1] | 1.522.000 |
| Estimeret intern rente (IRR) baseret på antagelser anført nedenfor [Note 2] | 17,9 % |
| Estimeret gennemsnitlig afkast på gennemsnitlig ansat kapital (ARoaCE) baseret på antagelser anført nedenfor [Note 3] | 15,7 % |
| Tidligere 3 år. Anslåede direkte produktionsomkostninger | |
| Aluminiumoxidomkostninger ($/ton aluminium) [Note 4] | $692 |
| Kulstof inklusive anoder ($/ton alun.) [Note 5] | 391 USD |
| Elektricitetsomkostninger ($/kWh) [Note 6] | 0,0058 |
| Brugt elektricitet (kWh/ton) [Note 7] | 12.300 |
| Prod. Omkostninger ved Elect. ($/ton aluminium) [Note 8] | 71 USD |
| Andre smelteromkostninger ($/ton aluminium) [Note 9] | $524 |
| Samlede direkte omkostninger ved prod. ($/ton) | $1.678 |
| Tidligere 3 års gennemsnitlig aluminiumspris | |
| Aluminiumspris ($/ton) [Note 10] | $2.712 |
| Bruttoavance ($/ton) | $1.034 |
| Anslåede anlægsudgifter | |
| Aluminum Smelter capex ($/ton) [Note 11] | $4.400 |
| Aluminum Smelter capex ($) | $6.698.195.122 |
| Vandkraftværks capex ($) [Note 12] | $4.310.700.000 |
| Samlede estimerede anlægsudgifter | $11.008.895.122 |
| Samlet capex pr. ton aluminium pr. år | $7.232/ton |
| Projektfinansiering | |
| Aktiefonde (% af capex) | 50,0 % |
| Samlet egenkapitalinvestering | $5.504.447.561 |
| Lånte midler (% af capex) | 50,0 % |
| Samlet lånt beløb ($) | $5.504.447.561 |
| Lån nominel rente (%/år) | 4,93 % |
| Efter skat Nom. Rente (%/år) | 3,70 % |
| Estimeret inflationsrate (%/år) | 2,50 % |
| Realrente for lån (%/år) [Note 13] | 1,20 % |
| År 1 lånt beløb ($) | $1.376.111.890 |
| 40 års reelle låneomkostninger ($/år) [Note 14] | $43.519.599 |
| År 2 lånt beløb ($) | $1.419.631.498 |
| 39 års reelle låneomkostninger ($/år) | $45.794.630 |
| År 3 lånt beløb ($) | $1.465.426.119 |
| 38 års reelle låneomkostninger ($/år) | $48.249.318 |
| År 4 lånt beløb ($) | $1.513.675.437 |
| 37 års reelle låneomkostninger ($/år) | $50.903.085 |
| Estimerede pengestrømme | |
| År 1 [Note 15] | -$1.419.631.489 |
| År 2 | -$1.465.426.119 |
| År 3 | -$1.513.675.437 |
| År 4 | -$1.564.578.521 |
| År 5 til år 40 årligt | $1.385.653.369 |
Bemærkninger:
1. Antager, at kombineret vandkraftværk og smelter har en udnyttelsesgrad på 95%. Antager, at smelteværket kræver 12.300 kWh/ton smelteraluminium pr. de fleste moderne Norsk Hydro- og Rio Tinto-anlæg. [20] [21]
2. Internt afkast (IRR) se definition i reference [22]
3. Gennemsnitlig afkast på gennemsnitlig ansat kapital (ARoaCE) se definition i reference [23]
4. Der kræves 1,93 tons aluminiumoxid pr. ton produceret aluminium. Verdens faktiske gennemsnitlige omkostninger for aluminiumoxid i den seneste 3-årige periode med inflationsjustering til 2024$ [24]
5. Gennemsnitlig kulstofomkostning pr. ton aluminium, over de seneste 3 år baseret på relative procentdele af de samlede produktionsomkostninger for aluminiumoxid og kulstof som rapporteret af Alcoa i 2024$ [25] [26] [27]
6. Baseret på direkte drifts- og vedligeholdelsesudgifter af vandkraftværket. Omfatter ikke capex-omkostninger for vandkraftværker. Capex-omkostninger er bogført under Hydroelektriske anlægs capex-omkostninger nedenfor.
7. Forudsætter, at smelter kræver 12.300 kWh/ton smelteraluminium. [20]
8. Direkte produktionsomkostninger for elektricitet pr. ton aluminium.
9. Gennemsnitlige andre driftsomkostninger pr. ton aluminium, over de seneste 3 år baseret på relative procentdele af de samlede produktionsomkostninger for aluminiumoxid og andre omkostninger som rapporteret af Alcoa i 2024$ [25] [26] [27]
10. 3 års gennemsnitlig inflationsjusteret aluminiumpris i 2024$ [28] .
11. Wood Mackenzie estimerer $3720 – 4960/ton inflation justeret i 2024$ [29] .
12. Inkluderer omkostninger til kraftledning fra vandkraftværk til aluminiumssmelter.
13. Realrenten for lånte midler er den nominelle rente korrigeret for skattenedsættelsen, der kan henføres til lånerenter, og minus den forventede gennemsnitlige inflation. Priser er taget fra følgende kilde. [30]
14. Samlede lånte midler lånt i 4 årlige intervaller i år 1 til 4. Tilbagebetaling antages at være i lige store månedlige betalinger, der skal betales i år 1 til 40.
15. Estimerede pengestrømme tager højde for lånebetalinger, men tager ikke højde for skatter, afskrivninger eller amortiseringer.
Levelized Cost of Electricity (LCOE)
De udjævnede energiomkostninger (LCOE) giver en målestok, der gør det muligt at sammenligne de relative omkostninger ved energi fra forskellige kilder. Det afhænger af niveauet af produceret energi, den samlede produktionsperiode, kapitaludgifter, kapitalomkostninger og omkostninger til projektvedligeholdelse. National Renewable Energy Laboratory (NREL) tilbyder en lommeregner til beregning af LCOE. [36] Til dette projekt bruges følgende input.
Dette skøn er udarbejdet for projektet, der producerer 2.250 MW el. LCOE-estimater præsenteres for omkostningerne til elektricitet ved kraftværkets output og også for elektricitet leveret via HVDC-strømledninger til Quebec City, Canada.
LCOE for 2.250 MW-projekt
| Indgange til NREL LCOE-beregner | Hos Power House uden strømledningsomkostninger inkluderet |
| Projektperiode (år) | 40 |
| Rabat (%) | 5 |
| Kapitalomkostninger ($/kW) | 1822 |
| Kapacitetsfaktor (%) | .95 |
| Faste driftsomkostninger ($/kW-år) | 48 |
| Simple udjævnede omkostninger til vedvarende energi ($/kWh) | .019 $/kWh |
Citater og links:
2. Tasersiaq, 7e, Greenland Hydropower, AECOM Tecsult Inc. Prefeasibility-rapport 05-18015 dec. 2009, Data og rapporter (hydropower.gl)
20. Verdens mest energieffektive aluminiumsproduktionsteknologi (hydro.com)
21. AP_Factsheet_AP60-APXe.pdf (ap-technology.com)
22. Internt afkast (IRR): Se, hvordan din investering klarer sig (tipalti.com)
23. Definition og formel afkast på gennemsnitlig ansat kapital (ROACE) (investopedia.com)
24. Business Analytiq aluminiumoxid (aluminiumoxid) prisindeks – businessanalytiq
25. ALCOA Investor-præsentation Nov. 2022 PowerPoint-præsentation (q4cdn.com)
26. ALCOA Investor Præsentation Nov 2023 PowerPoint Præsentation (q4cdn.com)
27. ALCOA investorpræsentation maj 2024 PowerPoint-præsentation (q4cdn.com)
28. Investing.com aluminiumspris i dag – Investing.com
29. Edgardo Gelsomino. Forskningsdirektør Aluminium, Wood Mackenzie november 2018 Investering i ny aluminiumskapacitet er nødvendig for at undgå forsyningsknas | Wood Mackenzie
30. Leonard N. Stern School of Business, New York University, 2024 Cost of Equity and Capital (US) Cost of Capital (nyu.edu)
31. M. Morlighem, CN Williams, E. Rignot, L. An, JE Arndt, JL Bamber, G. Catania, N. Chauché, JA Dowdeswell, B. Dorschel, I. Fenty, K. Hogan, I. Howat, A. Hubbard, M. Jakobsson, TM Jordan, KK Kjeldsen, R. Millan, L. Mayer, J. Mouginot, BPY Noël, C. O’Cofaigh, S. Palmer, S. Rysgaard, H. Seroussi, MJ Siegert, P. Slabon, F. Straneo, MR van den Broeke, W. Weinrebe, M. Wood, KB Zinglersen, BedMachine v3: Komplet bedtopografi og havbatymetrikortlægning af Grønland fra multistråleekkolod kombineret med massebevaring. Geofys. Res. Lett. 44 (2017). BedMachine v3: Complete Bed Topography and Ocean Bathymetry Mapping of Greenland From Multibeam Echo Sounding Combined With Mass Conservation – Morlighem – 2017 – Geophysical Research Letters – Wiley Online Library
32. Fritz Loewe, Colin Bull, Jack McCormick og Samuel B. Treves, Reconnaissance of Sukkertoppen Ice Cap and Adjacent Tasersiaq Area, Southwest Greenland, Institute of Polar Studies Report No. 4, Ohio State University, oktober 1962, Final Section is Preliminary Report om Tasersiaq-områdets geologi af Samuel B. Treves IPS_Report_4.pdf (osu.edu)
33. Pelton Hjul | Effektivitetsformel, dele, typer | Linquip
34. Bieudron Switzerland Power Station af Grande Dixence SA Færdiggjort 1998 Bieudron Hydroelectric Power Station – Wikipedia
35. Andreas Benardos, Chrysothemis Paraskevopoulou, Mark S. Diederichs, Vurdering og benchmarking af byggeomkostningerne for tunneler. Konference: Canadian Geotechnical Symposium GeoMontreal om Geoscience for Sustainability. Montreal, Canada, okt. 2013 (PDF) Vurdering og benchmarking af byggeomkostningerne for tunneler. (researchgate.net)
36. National Renewable Energy Laboratory, US Department of Energy, Levelized Cost of Energy Calculator Levelized Cost of Energy Calculator | Energianalyse | NREL
Tasersiaq Lake Greenland Hydroelectric Project Concept 