Analyse av varmeveksler for uttak av spillvarme fra aluminiumsverk og teknisk/økonomisk konsekvenser for utbygging av fjernvarme ved redusert varmetetthet

Abstract

I denne oppgaven skulle jeg kartlegge de tekniske konsekvenser ved endringer i design av rør varmeveksler for varmegjenvinning og de teknisk/økonomiske konsekvenser for eventuell fjernvarmeutbygging ved redusert varmetetthet. Spillvarmen som skulle brukes ble hentet fra elektrolysehallen i et aluminiumsverk. Det var 170 ovner i elektrolysehallen. Varmen fra elektrolysehallen gikk ned i rør i kjelleren under hver ovn. For rør varmevekslere var det 2 alternativer kjølekappe rundt hvert rør til ovn og røykkjel der avgassen fra alle ovnene ble samlet i 4 store varmevekslere. Inntemperaturen til avgassen fra elektrolysehallen til varmeveksler var 400 C, og uttemperaturen til avgassen ut varmevekseleren i det første alternativet var 235 C. Innetemperaturen til avgassen fra elektrolysehallen til varmeveksleren var 400 C mens ute temperatur for røykkjelen var 120 C. I begge tilfellene så skulle vannet bli varme opp fra 50 C til 70 C. Røykkjelen egnet seg best til dette med dimensjonene: lengde 25 meter, diameter 0,1 meter. Antall rør er 10. Energien fra varmevekslere ble brukt videre til å dekke energibehovet til byen, både offentlige og private bygg. Det ble sett på 2 tilfeller energibehovet nå og energibehovet i år 2020. Det ble estimert med at energibehovet til byen blir redusert med 30% fra 2008 til 2020 i følge regjeringens soria moria erklæring angående energibruk. I byen er det også installert et pellets verk. Dette kan utnyttes til å samle rest energi og bruke dette for å dekke topplasten. Det totale energibehovet i 2008 var 21692169.2Kilowatt timer, mens det totale energibehovet i 2020 var 15184518.44 Kilowatt timer. Rørnettet ble distribuert på en total lengde på 8 km. Rørene ble lagt ned i en perfekt grunnforhold i sand og omtrent 1 meter under jorden. Maksimale trykk som er tillat i rørnettet er 16 bar. 10 meter stigning i terrenget tilsvarer 1 bar. Det høyeste toppen i terrenget var 70 meter. Det høyeste trykket blir derved 7 bar. Temperaturen til nettet ble på 70 C Rørnettet hadde en optimal diameter på 240 mm og kostnaden per meter ble i 2008 227 kr, mens i 2020 ble kostnaden 248,84 kr per meter. Den totale distribuerte kostnaden ble i 2008 på 1816071.664 kr, mens den i 2020 ble den totale distribuerte kostnaden på 1990779.649 kr. Kostnaden per Kilowatt timer ble i 2008 på 0,08 kr. Mens den i 2020 ble på 0,13 kr per Kilowatt timer. For selve anleggskostnadene så ble det betraktning til at investeringskostnadene var 1,5 kr per Kilowatt time. Det medførte at anleggsinvester ble 32,538,254 kr. For anleggskostnadene ble det antatt at man fikk 30 % støtte av Enova. Totale Anleggskostnad ble da henholdsvis 14223167.5 kr i 2008 og 12588089 kr i 2020. Dette medførte at i 2008 ble det anleggskostnaden 0,66 kr per Kilowatt time, i 2020 ble anleggskostnaden 0,89 kr per Kilowatt time. Dette medførte at de totale kostnadene per Kilowatt time økte med 30 % når varmebehovet sank med 30 %.