Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem i Järva?

Transkript

1 Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem i Järva? Dokumentation från KTH:s framtidsverkstad den 21 april 2010 Mari Andersson Doktorand KTH Industriell ekologi Inledning På uppdrag av Stockholms stad genomförde avdelningen för Industriell ekologi vid KTH under våren 2010 en framtidsverkstad kopplad till utvecklingen av Järvaområdet i Stockholm. Vid framtidsverkstaden samlades aktörer inom energiområdet i syfte att hitta visioner och lösningar för ett fossilbränslefritt energisystem. Syftet med framtidsverkstaden var att erbjuda en plattform för nya idéer, att katalysera diskussionerna och att belysa nya innovativa lösningar. Framtidsverkstaden genomfördes till största delen genom gruppdiskussioner och det är deltagarnas idéer och samlade kompetenser som här står i centrum. I detta dokument redovisas dokumentationen från framtidsverkstaden. Dokumentet är i första hand riktat till de som deltog vid framtidsverkstaden. Framtidsverkstadens genomförande Framtidsverkstaden genomfördes under en eftermiddag den 21 april på KTH. För att svara på den övergripande frågeställningen Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem i Järva? behandlades frågorna vilka energikällor som kan/bör ingå i ett sådant system och hur de kan kombineras. Framtidsverkstaden anordnades av Sofie Pandis Iverot, Sara Gustavsson och Nils Brandt vid avdelningen för Industriell ekologi vid KTH. Agenda för dagen Inledning KTH presenterar dagens arbete Magnus Engstrand, Svenska Bostäder, informerar om projekt Hållbara Järva och områdets speciella förutsättningar Brainstorm i grupper Grupperna tar fram förslag på energikällor som sedan gemensamt diskuteras och grupperas Fortsatt arbete i grupperna Kaffe Vilka energikällor kan ingå i ett klimatneutralt energisystem? Inom grupperna diskuteras på vilket sätt de tidigare föreslagna energikällorna kan kombineras. Grupperna skapar förslag på klimatneutrala energisystem för bostäderna i Järva. På vilket sätt kan energikällorna kombineras för att skapa ett klimatneutralt energisystem? Gemensam diskussion Gruppernas olika förslag på energisystem sorteras och de förslag som är likvärdiga sammanförs Fortsatt arbete i grupperna Gemensam slutdiskussion Grupperna väljer ut två förslag på energisystem som gruppen ser som de mest intressanta och analyserar dessa. Vilka för- och nackdelar finns det hos förslagen med avseende på exempelvis teknik, ekonomi, miljö? För- och nackdelar med energisystemen diskuteras gemensamt. Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 1 av 8

2 Deltagare Framtidsverkstadens deltagare var särskilt inbjudna personer som på ett eller annat sätt har koppling till utvecklingen av Järva, forskning inom energisystem eller från företag som arbetar med energiteknik. Deltagarna grupperades med hänsyn till deltagarnas bakgrund och kompetens. Ambitionen var att få en stor spridning av kunskap och erfarenhet i de olika grupperna. Följande personer deltog i framtidsverkstaden: Anders Edoff, Solarus AB Anna Forsberg, Skanska RDN Björn Söderberg, Fortum Charlotta Winkler, WSP Egil Öfverholm, Miljöförvaltningen Erik Andersson, Svenska Bostäder Gunnar Wernstedt, ÅF Jenny Dahlberg, Fortum Klas Ståhl, S-Solar AB Lisa Enarsson, Miljöförvaltningen Magnus Engstrand, Svenska Bostäder Magnus Frensborg, STYRUD Marie Hult, WHITE Marja Lundgren, WHITE Mats Lundström, KTH Peter Bäckström, Malmberg Water AB Robert Modrusan, Wallenstam Bostäder Yngve Green, Svenska Bostäder Örjan Lönngren, Miljöförvaltningen Grupp 1 Gunnar Wernstedt Jenny Dahlberg Robert Modrusan Yngve Green Grupp 3 Anna Forsberg Magnus Engstrand Marja Lundgren Mats Lundström Örjan Lönngren Grupp 2 Peter Bäckström Klas Ståhl Erik Andersson Björn Söderberg Lisa Enarsson Grupp 4 Anders Edoff Charlotta Winkler Egil Öfverholm Magnus Frensborg Marie Hult Sammanställning av gruppernas diskussioner De gemensamma diskussioner som ägde rum under framtidsverkstaden och gruppernas presentationer spelades in. Dessa inspelningar tillsammans med de förslag på energikällor och systemlösningar som skapades under framtidsverkstaden utgör källan till denna sammanställning. Totalt framkom närmare ett 50-tal förslag på klimatneutrala energikällor samt fem förslag på klimatneutrala energisystem. Här presenteras förslagen på energikällor såsom de grupperats under den gemensamma diskussionen. Förslagen på energisystem presenteras så som de presenterades av grupperna själva. De för- och nackdelar med energisystemen som senare framkom under diskussionen presenteras här i anknytning till respektive energisystem. Förslag på klimatneutrala energikällor Under framtidsverkstadens första övning eftersöktes klimatneutrala energikällor. Ett av syftena med denna övning var att försöka få fram en diskussion av vad som egentligen menas med klimatneutralt. De förslag på energikällor som framkom under övningen grupperades enligt följande: Bostadshus & boende som energikälla : Beteendestyrning; negawatt (ej använd energi); dynamisk effektstyrning; energilagring; belysning; kroppsvärme Biogas: Biogas från rötning av hushållsavfall; biogas till bränslecell; biogas för el- och värmeproduktion Geoenergi: Bergvärme; jordvärme; vattenvärme; kort- och långtidslager Fjärrvärmeproduktion: Kraftvärme med biobränslen; träbränslen; konverterad fjärrvärme; returvärme; spillvärme; avloppsvärme Nät & distribution: Korskopplingar; distributionssystem anpassat till förnybar energi; lokalproduktion kopplat till nät; lokalproduktion i samspel med fjärrvärme; kontrollerad styrning; Smart Grid Våg & vindkraft: Vindkraft; vågkraft; vattenkraft Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 2 av 8

3 Solenergi: Solvärme lager i borrhål; solenergi till el, värme & kyla; solceller till FTX; absorptionsvärmepump Systemlösningar: Småskalig kraftvärme; bergvärmepump + vindkraft; sol + geoenergi Förslag på klimatneutralt energisystem: Grupp 1 Grupp 1 presenterar ett förslag på klimatneutralt energisystem som bland annat innefattar den kulvert som finns i området; en lång tunnel innehållandes rörledningar av olika slag. I gruppens energisystem används kulverten till intag av uteluft, med naturlig kyla på sommaren och värme på vintern. Gruppen ser kulverten som en viktig resurs som kan nyttjas med väldigt liten uppoffring. Temperaturen i kulverten kommer att variera mer över året i och med att man drar in mer luft i kulverten, men medeltemperaturen kommer att vara den samma. Energisystemet innefattar också solvärme i kombination med fjärrvärme. Om solvärmen endast används till att förvärma tappvarmvatten kan värmen användas under större del av säsongen. Gruppen menar att det generellt sett oftast är möjligt att sänka fjärrvärmens returvärme. Man vinner inte energi på att sänka returvärmen men man kan få bättre pris på värmen då returvärmen kan användas som värmekälla. Ett system med lägre temperatur bör i så fall kompletteras med exempelvis golvvärme eller värmeväxlare. Gruppen menar att detta även skulle vara fördelaktigt för Stockholms stad då en sänkning av returtemperatur innebär en ökad elproduktion. Gruppen föreslår också ett högtemperaturbränslesystem och användning av biogas för uppvärmning av tappvarmvatten. Gruppen presenterar ett räkneexempel som resulterar i en fördubbling av värme (se bild nedan), där en del värme från biogasen genererar två delar värme ut till hushållens tappvarmvatten. Exemplet ovan innefattar en högtemperaturbränslecell och en värmepump anpassad för tappvarmvatten. Värmepumpen tar i exemplet tillvara på bergvärme alternativt värme från kulverten. Överskottsvärme från bränslecellen kompletterar värmepumpens värmetillförsel. Det är bränslecellens överskottsvärme tillsammans med värmepumpens bidrag som ger den fördubblade mängden värme ut till systemet. I räkneexemplet antas en bränslecell med verkningsgrad på ca 40 procent samt värmepump med värmefaktor 4. Avslutningsvis menar gruppen att all fastighetsel och verksamhetsel i området bör utgöras av grön el, antingen lokalproducerad eller köpt. För- och nackdelar Under diskussionen framkom följande för- och nackdelar med energisystemet: Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 3 av 8

4 En lägre temperatur på fjärrvärmens returvärme ger tydliga fördelar för både fastighetsägare och energibolag; ekonomiskt fördelaktigt för båda parter. Eventuella hälsorisker med tilluft från kulverten, ex. radon, fukt, etc. Under diskussionen framkommer det att det är relativt mycket markradon i området. Alternativet kan ses som en möjlighet men hälsoriskerna behöver utredas. Ett alternativ är också att värmeväxla luften från kulverten. Äganderätt gällande kulverten kan bli ett problem Oklar påverkan på rörledningar etc. om tilluft tas från kulverten Användning av biogas kan diskuteras. Biogas som har hög exergi bör möjligtvis användas till andra ändamål, exempelvis drivmedel. Förslag på klimatneutralt energisystem: Grupp 2 Grupp 2 diskuterar både energianvändning och energitillförsel. Gruppen betonar vikten av att spara energi och att i första hand minska energibehovet. En sparad kilowattimme är den billigaste kilowattimmen. Första åtgärden bör alltid vara att åtgärda dålig isolering, dåliga fönster och ventilation för att komma ner till ett rimligt energibehov. Därefter kan man diskutera energiproduktion och energikällor. Gruppen menar också att det är viktigt att ta hänsyn till de intressenter som finns i området, exempelvis simhall, ishall, galleria och andra större fastighetsägare såsom Wallenstam. En samverkan och dialog mellan dessa intressenter är av stor vikt när man ska göra en systemlösning för området. Fjärrvärme i kombination med sol- och vindkraft omnämns i förslaget som lämpliga energikällor. Värme ur frånluft lyfts också fram som en intressant energikälla, särskilt då det kombineras med solvärme och lokal värmelagring. En solfångare ger mer energi ju lägre temperatur den arbetar med. Ett system med värmeväxlare, solpanel som arbetar på låg temperatur, samt värmelagring i berg skapar möjligheter att hålla nere driftskostnaderna. Systemet fungerar också över hela året. Energisystemet innehåller också småskaliga lösningar för lokal energiproduktion, såsom Combined Heat and Power (CHP). CHP kan använda biogas för produktion av både värme och el. För att täcka områdets behov av kyla, även om detta idag är litet, föreslår gruppen absorptionsvärmepumpteknik med solvärme som energikälla. Gruppen föreslår denna teknik både för enskilda fastigheter, men också för en större central anläggning i området. Slutligen betonas vikten av ett väl fungerande styrsystem i området. Utan att mäta vet man ingenting. Genom att ha ett antal strategiskt placerade givare kan man mäta vad som händer i systemet. Likaså framhåller gruppen vikten av IT och webben, både för att göra energiförbrukningen synlig för de boende men också för att underlätta kommunikation mellan fastighetsägare och driftstekniker. För- och nackdelar Under diskussionen framkom följande fördelar med energisystemet: Energibalans kyla/värme kan uppnås genom samarbete mellan områdets olika parter, ex. simhall, ishall, galleria etc. Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 4 av 8

5 Att ta till vara på frånluftens värme och lagra denna i ex. borrhål ger effektivt värmeutnyttjande. Kan användas året runt och ger bättre verkningsgrad än att direkt värmeväxla frånluft/tilluft Att ta till vara på frånluftens värme och lagra denna i ex. borrhål är relativt enkelt att införa Energisystemet innehåller stor andel förnybar energi och det syns! Och följande nackdelar: Systemet är för komplext, måste renodlas Systemet drar el för uppvärmning Drift av systemet kräver expertis och delat ansvar. Finns denna kunskap idag inom driftorganisationerna? Kompetensen inom fastighetsbolagen är idag för liten för att axla ansvaret och sköta den nya tekniken. Eventuellt krävs nya entreprenörer på marknaden för att kunna sköta så pass komplexa system samt att åstadkomma den höga grad av energieffektivisering som efterfrågas. Vem har kontroll över systemet? Förslag på klimatneutralt energisystem: Grupp 3 Grupp 3 presenterar två separata förslag på energisystem där det första är baserat på fjärrvärme i kombination med lokal sol- och vindkraft. Gruppen framhåller här vikten att fjärrvärmen är baserad på 100 procent förnyelsebar energi samt att avfall från området används till förbränning. Gruppen lyfter här fram möjligheten att ta till vara på fjärrvärmens returvärme och ser möjligheter med att olika byggnadstyper erbjuder olika grad av energieffektivisering. Efter energieffektiviseringsåtgärder kan primärvärmen användas till de hus där energibehovet fortfarande är något större. Returvärmen från dessa hus kan sedan användas till de hus där energibehovet är lägre. Energisystemet innefattar också individuell mätning och debitering av värme, vatten och el. Grupp 3 presenterar också ett förslag på energisystem där de helt valt att bortse från det befintliga fjärrvärmesystemet. Här har gruppen lyft in energikällor såsom vindkraft, solfångare på tak och solpaneler på exempelvis balkongfronter. Gruppen betonar vikten av säsongslager i området för att nyttja potentialen effektivt. Eventuellt innebär ett sådant energisystem ett ökat elbehov för värmepumpar och dylikt. Det ökade elbehovet bör i så fall täckas upp av ytterligare vindkraft snarare än förlika sig på det befintliga elnätet. Oavsett energisystem, så varierar effektbehovet under dygnet; effekttoppar uppstår exempelvis om morgonen då många duschar innan jobbet och på kvällen då man lagar mat. Gruppen framhåller att det finns stora fördelar med att jämna ut Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 5 av 8

6 dessa effekttoppar. Här ges användning av ackumulatortankar som exempel, och energitillförseln vid dessa tidpunkter bör ses över. Gruppen ifrågasätter om det verkligen finns ett behov av att värma husets radiatorkretsar vid de tidpunkter då effektbehovet är som störst. Gruppen ifrågasätter också fjärrvärmens distributionssystem som i dagsläget ägs och styrs av en aktör. Gruppen lyfter frågan om systemet kan öppnas upp för fler aktörer på marknaden, för att på så sätt underlätta för en mer lokal energiproduktion. För- och nackdelar Endast ett utav grupp 3:s förslag togs upp för diskussion, det förslag som bland annat innefattar fjärrvärme som energikälla. Under diskussionen framkom följande fördelar med energisystemet: Vartannat hus uppvärmt med returvärme ger minskad energianvändning och ökad elproduktion Systemet tillför solvärme Systemet är robust och beprövat Systemet ger en lägre fjärrvärmekostnad Och följande nackdelar: Systemet förutsätter fjärrvärme baserat på 100 procent förnybar energi. Så är ej fallet idag Att värma vartannat hus med returvärme kräver kompletterande värmesystem såsom golvvärmeinstallationer och innebär stora investeringskostnader Individuell mätning och debitering har osäker verkan; det finns studier som visar på både positiva och negativa resultat. Systemet måste följas upp på något sätt för att skapa en drivkraft för ett förändrat brukarbeteende, ex. tydlig visad miljöpåverkan, ekonomiska incitament såsom bonussystem, etc. Förslag på klimatneutralt energisystem: Grupp 4 Grupp 4 presenterar ett förslag som innefattar flera steg i utformningen av ett energisystem: energieffektivisering, energiåtervinning och lokal energiproduktion. Energieffektivisering är alltid steg ett när ett energisystem ska skapas. Gruppen lyfter här särskilt fram solavskärmning som en av de första åtgärderna som bör införas. Ett exempel är termoskydd, en färg framtagen för att reflektera värme. Gruppen nämner Thermogaia som återförsäljare och källa för referenser. Steg två i systemet bör vara energiåtervinning; här nämns biogasproduktion från avfall samt värmeåtervinning från spillvatten och frånluft. Gruppen betonar att värmeåtervinning är av stor vikt för Järvaområdet då området är relativt tätbefolkat med många boende per lägenhet jämfört med andra delar av Stockholm. Varmvattenanvändningen i området har också visat sig stor. Gruppen menar att Järvaområdets förutsättningar därför kan gynna förslag på värmeåtervinning, både ur spillvatten och ur frånluft. Gällande områdets stora förbrukning av varmvatten, anger gruppen vattensnåla armaturer som ett första steg i arbetet. Gruppen föreslår också ökad isolering av VVC-rör, att använda sig av tvårörs pumpsystem snarare än fyrarörs, samt att införa separata undercentraler för varje lägenhet. Undercentralerna kan placeras inne i lägenheterna eller i trapphusen och skulle möjliggöra individuell mätning. Gruppen betonar vikten av att synliggöra förbrukning av såväl el, varmvatten och värme. Individuell mätning skulle också ge en ökad möjlighet till återkoppling och uppföljning av åtgärdsinsatser. Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 6 av 8

7 Gällande uppvärmning lyfter gruppen bland annat fram möjligheten att införa tunga konstruktioner i området för att på så sätt skapa tröga system. I övrigt föreslås solceller som ersättare till traditionella ytskikt, småskalig vindkraft, samt stirlingmotor för el från värme. Ett förslag på energisystem innefattar fortsatt användning av fjärrvärme samt tillförsel av överskott av solvärme till fjärrvärmenätet. Gruppen visar också ett energisystem som är bortkopplat från fjärrvärmenätet, här inkluderas ett säsongslager i form av borrhål som ett exempel på lokal lagring av överskottsvärme. Gruppen betonar möjligheten med ett projekt likt Järvaprojektet att främja nytänkande och att våga satsa på ny teknik. För lokal produktion av el föreslår gruppen därför ett system som involverar de anläggningar som finns på området. Generering av el från aktiviteter på gymanläggningar är något som har prövats i andra fall och skulle kanske också fungera för Järva. Gruppen föreslår därför fler gym på Järva, något som också skulle gynna de boendes hälsa. För att vidare visa på möjligheter med att testa ny teknik och innovativa lösningar, utvecklas tanken vidare. Den el som genereras via gymaktiviteter kan länkas samman med individen, exempelvis genom att logga in på gymmet med lägenhetsnummer och genererad el registreras på lägenhetsinnehavaren. Förutom fördelen med att ta till vara på energi som annars skulle gå förlorad, skulle detta förhoppningsvis skapa ett incitament för Järva-borna att gå till gymmet lite oftare. Om inte annat skulle det synliggöra hur jobbigt det faktiskt är att producera el! För- och nackdelar Under diskussionen framkom följande för- och nackdelar gällande separata undercentraler för varje lägenhet: Separata undercentraler möjliggör Individuell mätning och debitering av energi- och vattenförbrukning Ej kostnadseffektivt med separata undercentraler Separata undercentraler kräver extra underhåll. Om de är placerade inne i lägenheterna är de för driftstekniker svåra att komma åt Separata undercentraler kan innebära extra värmeförluster Följande för- och nackdelar framkom gällande användning av fjärrvärme samt tillförsel av värmeöverskott till fjärrvärmenätet: Om mer värme går in i fjärrvärmesystemet kan mer el genereras Det är tekniskt möjligt att leverera överskott från solvärme till fjärrvärmenätet Innebär inget extra driftarbete för fastighetsägaren Inga större investeringskostnader krävs Stor andel fossilt i fjärrvärmen idag och Svenska bostäder är beroende av rådande energimix Distributionsförluster Det finns en ovilja till att mata in förnyelsebar energi i systemet, vilket bromsar utvecklingen Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 7 av 8

8 Följande för- och nackdelar framkom gällande att enbart använda lokalproducerad förnybar energi samt att tillföra värmeöverskott till lokalt värmelager: Stor andel förnybar energi Ny förnybar energi tillkommer Kontroll av det totala energisystemet Kontroll av kostnader förutom räntan Driften måste skötas av fastighetsägaren; innebär utbildning av personal etc. Höga investeringskostnader Sammanfattning Framtidsverkstaden om klimatneutralt energisystem för Järva resulterade i flertalet förslag på energisystem, mer eller mindre komplexa. Framtidverkstadens deltagare verkar vara överrens om att det första steget mot ett hållbart energisystem är energieffektiviseringsåtgärder för att komma ner till ett rimligt energibehov. I och med att en sparad kilowattimme är den billigaste kilowattimmen kom också behovet av ett väl fungerande styrsystem på tal, likaså möjligheter och svårigheter med individuell mätning och debitering av energi- och vattenförbrukning. Framtidsverkstadens deltagare verkar också vara överrens om vikten av att ta till vara på de resurser redan som finns i området. En grupp lyfte bland annat fram tunneln för rörledningar som en naturlig källa för kyla på sommaren och värme på vintern. De aktörer som redan finns i området ansågs också som en viktig resurs ; större fastighetsägare i området, simhallen, ishallen, etc. skapar möjligheter till energibalans för värme/kyla i området. Specifikt för Järva är också ett stort antal boende per lägenhet med bland annat stor varmvattenförbrukning som följd, ett problem som skulle kunna vändas till en möjlighet. Kanske kan denna förutsättning gynna lösningar för värmeåtervinning ur spillvatten? En diskussion om svårigheter med att utforma energisystem handlade om hur komplext systemet bör vara. Det finns risker med att ett system blir för komplext. Vem ansvarar då för systemet och vem ser till helheten? Diskussionen handlade också om kompetensen för driften av ett sådant komplext system, och att sådana system ofta innebär ett ökat underhållsarbete för driftstekniker. Finns kompetensen hos driftorganisationerna idag? Flera av framtidsverkstadens deltagare menar att den inte gör det. Kan man satsa på ett komplext system innan det finns tillgång till tillräckligt med kompetens för dess drift? Även om energisystem som helt baserats på lokalproducerad energi presenterades under framtidsverkstaden, innebar de flesta förslag en fortsatt användning av fjärrvärme i kombination med förnybara energikällor. Återkommande diskussioner under framtidsverkstaden var möjligheten att använda fjärrvärmen i kombination solvärme samt att kunna använda returvärme till uppvärmning av hus med lägre energibehov. Återkommande diskussioner handlade också om den något laddade frågan gällande möjligheten till att mata in förnybar energi i fjärrvärmenätet. Vad krävs för att kunna öppna upp nätet för lokal energiproduktion? För att kunna sälja värme till fjärrvärmenätet? Frågan diskuteras i många sammanhang, och dök alltså upp även under denna framtidsverkstad. Under framtidsverkstaden gav representant från Fortum beskedet att Fortum inte är helt ovilliga till att köpa in lokalt producerad värme så länge det sker under rätta förhållanden. Detta gäller även att köpa in lokalt producerad el, meddelade Fortums representant. Fortums besked var glädjande för många av framtidsverkstadens deltagare och beskedet anses ett viktigt steg i den problematiska frågan. Många frågor väcktes under framtidsverkstaden, som inte rimligtvis kan besvaras under en eftermiddags diskussion, men förhoppningsvis bidrog diskussionerna till nya idéer och kontakter. KTH ser fram mot fler framtidsverkstäder inom projekt Hållbara Järva! Framtidsverkstad Järva: Hur skapar vi ett klimatneutralt energisystem? Sida 8 av 8