Analyse av fjernvarmesystem med tanke på tekniske og økonomiske muligheter for å få større vannavkjøling hos sluttbruker

Abstract

En stor utfordring i fjernvarmesystemer er utilstrekkelig nedkjøling av fjernvarmevannet. Konsekvensene av lav nedkjøling av fjernvarmevannet er svekket kapasitet i fjernvarmenettet, økt varmetap og lavere virkningsgrad fra produksjonsenhetene i varmesentralen. Hovedandelen av bygg som tilknyttes fjernvarme har allerede et eksisterende vannbårent varmeanlegg. Varmeanlegget er dog ofte ikke tilegnet for høy nedkjøling av radiatorvannet og dermed heller ikke god fjernvarmedrift. Å tilknytte kunder med slike oppvarmingssystemer, resulterer som oftest i høyt forbruk av fjernvarmevann og høye returtemperaturer tilbake til varmesentralen. En av hovedutfordringene for den norske fjernvarmesektoren er å tilpasse bygningsmassene for høyere nedkjøling av fjernvarmevannet, for dermed å kunne effektivisere fjernvarme produksjon og distribusjon.Høy nedkjøling av fjernvarmevannet kommer som et resultat av god drift. I denne sammenheng er hovedkildene til manglende nedkjøling av primærvannet kartlagt. Kildene omhandler feilfunksjoner i både abonnentsentralen og på sekundærsiden. Det er lagt frem et forslag til hvordan underpresterende abonnentsentraler kan overvåkes, detekteres og diagnoseres. I denne sammenheng er overkonsumeringsmetoden beskrevet. Metoden rangerer abonnentsentralene ut fra overkonsumering av fjernvarmevann, og graderer sentralene etter deres bidrag av uønsket høy returtemperatur. Fra diagnoseprosessen gjennomføres en økonomisk analyse, der eventuelle utbedringer blir vurdert.Videre er det gjennomført økonomiske vurderinger av tiltak for å senke returtemperaturen på fjernvarmevannet. Tiltakene skulle forbedre eksisterende vannbårent anlegg og en abonnentsentral med nytt styringssystem. Ombygging av de eksisterende radiatorsystemene ga liten eller ingen avkastning. Alternativt kan temperaturprogrammene innjusteres om overdimensjoneringen av radiatorenes heteflater tillater det. Fra beregningene ga en slik innjustering for et bygg med 55,9 % overdimensjonering en årlig kostnadsbesparelse for fjernvarmeselskapet på 7 383 kr/år. Deretter vurderes besparelsene av å installere direkte veksling sammenlignet med tappevannssystem med akkumulering. Med en antatt forbedring av returtemperaturen på 10 °C, gir direkte veksling en kostnadsbesparelse på 4 257 kr/år. NordIQ har utviklet en abonnentsentral med et nytt styringssystem. Det er utført en økonomisk analyse på bakgrunn av rapportert bedret ytelse av abonnentsentralen, som viser potensiell besparelse for både kunden og fjernvarmeselskapet. Alle kostnadsbesparelsene for fjernvarmeselskapet er basert på resultater gitt fra simuleringsverktøyet LAVA. Kalkylen er utarbeidet på oppdrag fra Svensk Fjärrvärme AB og beregner de tekniske og økonomiske følgene av å endre temperaturene i fjernvarmenettet. Ut fra LAVA-kalkylens beregninger, gir en nedkjøling i Akershus Energi Varme AS (AE) sitt fjernvarmeanlegg en kostnadsbesparelse på 3,54 kr/MWh/°C. Variasjonene av kostnadsbesparelsene vil variere over året. I perioden uten oppvarmingsbehov er besparelsen på 5,15 kr/MWh/°C og i oppvarmingsperioden er besparelsen 3,24 kr/MWh/°C. Tiltak som kutter varmebehovet gir da en høyere gevinst per MWh utenfor fyringsperioden.Avslutningsvis ble både kostnadsbesparelser og redusert produksjon i varmesentralen beregnet som en konsekvens av reduserte returtemperaturer i AE sitt fjernvarmesystem. Simuleringene ble utført for reduserte returtemperaturer fra 5 °C til 20 °C, med et intervall på 5 °C. Resultatet av å senke returtemperaturen med 5 °C og 20 °C ga en kostnadsbesparelse på 2 363 057 kr/år og 7 512 043 kr/år. Effekten av røkgasskondensatoren bidrar til høye men avtagende kostnads- og energibesparelser for lavere returtemperaturer.