Energistudie av Grytfors vattenkraftstation

Transkript

1 Energistudie av Grytfors vattenkraftstation nuläge samt förbättringspotentialer Oskar Lundström Civilingenjörsprogrammet i energiteknik vid Umeå universitets tekniska högskola. (löpnr. som tilldelas)

2 SAMMANFATTNING Skellefteå Kraft AB satsar på att erbjuda sina kunder energieffektiviseringstjänster, därför utför de även energistudier av alla anläggningar i sin egen verksamhet. Detta låg till grund för examensarbetet, som är en energistudie av Grytfors Vattenkraftstation, förlagd 110 km från Skellefteälvens mynning. Målet var att finna lönsamma energibesparingsåtgärder, varav den viktigaste delen bestod av att ta fram det bästa systemet för värmeåtervinning från generator och transformator. För att kunna finna de optimala lösningarna, gjordes först en energikartläggning. Den visar energianvändningens variationer och trender samt hur stor del av energiförbrukningen olika system står för. I en energikartläggning tas även nyckeltal fram, dessa nyckeltal skall ge en indikering på hur energiförbrukningen i stationen ser ut, bl.a. förbrukas det i Grytfors ca 870 kwh/m 2 år. Energibesparingsåtgärderna utreddes ur energi-, miljö- och kostnadssynpunkt. Fem olika systemlösningar för värmeåtervinning jämfördes. För att systemens livscykelkostnader skulle vara likvärdiga, togs alla kringkostnader med i beräkningarna. Det vill säga kostnader för pumpar, fläktar och värmeväxlare, som inte finns i alla system. Det mest lönsamma värmeåtervinningssystemet går ut på att den varma statorkylluften tas tillvara genom att föras till inspektionsgången. Där lagras den och skickas, då behov uppstår, vidare till maskinbyggnaden, intagsbyggnaden och skumbalken. Det beräknade resultatet av detta, är en besparing på ca 460 MWh/år, och 2,9 miljoner kronor under systemets livslängd. Andra åtgärder som föreslås är bland annat att förbättra klimatskalet, göra temperatursänkningar, och att reglera ventilationen. Om alla energibesparingsåtgärder infördes, skulle kraftstationens energianvändning kunna minskas med 43 % vilket skulle ge ett minskat CO 2 -utsläpp på ca 44 ton/år. Under en beräknad livslängd för respektive åtgärd, skulle Skellefteå kraft AB spara ca 3,4 miljoner kronor. 2(141)

3 ENERGY STUDY OF GRYTFORS HYDRO POWER STATION CURRENT SITUATION AND IMPROVEMENT POTENTIALS OSKAR LUNDSTRÖM ABSTRACT Skellefteå Kraft AB have committed themselves to offering their clients services to streamline their energy consumption, for that reason they also perform studies of the consumption in their own buildings. This degree project is a study of the energy consumption of Grytfors water power station, situated in the river Skellefteälven, 110 km from it s opening to the sea. The aim was to find profitable energy saving measures, where the most crucial part was a system for recycling heat from generator and transformer. To obtain optimized solutions, a survey of the power stations energy torrents was made. Variations and trends of the consumption were analyzed and the use of energy in various equipments and systems was estimated. In the survey some important ratios were calculated, which indicates how efficient the stations energy comsumption is. For example is the annual consumption in Grytfors about 870 kwh/m 2. All energy saving measures were investigated from environmental and economical point of view. Five different systems for heat recycling were compared. To make the well-to-wheal costs equivalent, all related costs was also considered in the calculations. That means the costs for pumps, fans and heat exchangers, which are not used in all systems. The most profitable heat recycling system encompasses storing the heated air from the stator cooling in the passageway for inspections. When required, the air is send to the machine building, the building of entrance and the skumbalk (the upper wall in the intake whose purpose is to prevent buoyant object to end up in the intake). The expected result is a saving of 460 MWh annually and 2.9 million SEK during one life cycle of the system. Other suggested measures are among other things to improve the insulation, make temperature reductions, and regulate the ventilation. If all the recommended energy saving measures were introduced, Grytfors water power stations energy consumption would be lowered with 43 %, which would reduce the discharge of CO 2 with about 44 ton annually. During one life cycle for each measure respectively, Skellefteå Kraft AB would save 3.4 million SEK. 3(141)

4 FÖRORD Detta examensarbete omfattar 30 högskolepoäng och är en obligatorisk del av Civilingenjörsutbildningen energiteknik vid Umeå Universitet. Projektet har utförts under vårterminen 2008 på uppdrag av Skellefteå Kraft AB som har stått för ekonomisk kompensation och utgifter samt tillhandahållit kontorslokal. Jag vill framförallt tacka min handledare Therese Niemann energiingenjör Skellefteå Kraft som tog fram projektförslaget och har hjälpt mig väldigt mycket. Jag vill dessutom tacka Johan Stenlund energiingenjör, Cecilia Westman energiingenjör och Ingemar Holmström stationsansvarig som alla varit väldigt hjälpsamma. Jag vill även tacka personalen från Skellefteå EnergiUnderhåll som har hjälpt mig vid platsbesök, Robert Eklund min handledare från Umeå universitet och övrig personal från Skellefteå Kraft som hjälpt mig. Slutligen vill jag utbringa ett stort tack till alla på Skellefteå Krafts kontor för roliga stunder och ett trevligt bemötande. Skellefteå, november 2008 Oskar Lundström 4(141)

5 VARIABELLISTA E = Energiförbrukning [Wh] P medel = Effekt utrustningen eller systemet i medel körs på [W] T = drifttiden [h] P fas = Effekt för en fas [W] U f = Fasspänning [V] I f = Fasström [A] Cosf = Effektfaktorn [-] P trefas = Effekten över alla tre faser [W] P fas,l1 = Effekt över fas 1 [W] P fas,l2 = Effekt över fas 2 [W] P fas,l3 = Effekt över fas 3 [W] U h = Huvudspänning [V] I h = Huvudström [A] Gradtimmar = Gradtimmar är skillnaden mellan en byggnads [ºCh] uppvärmningstemperatur och en orts utomhusmedeltemperatur, summerat över det antal timmar som värmebehov föreligger under en period Graddagar = Gradtimmar är skillnaden mellan en byggnads [ºCdagar] uppvärmningstemperatur och en orts utomhusmedeltemperatur, summerat över det antal dagar som värmebehov föreligger under en period T g = Gränstemperatur [ºC] T u = Medelutomhustemperatur [ºC] dt = Antal timmar under exempelvis ett år när [h] värmebehov föreligger Korrektionsfaktor = Faktor för normalårskorregering [-] LCC = Livscykelkostnad [kr] LCCEnergi = Livscykelkostnaden för energiförbrukningen [kr] LCC underhåll = underhållskostnader som den energieffektiva åtgärden [kr] medför LCC miljö = kostnader för miljöbelastning t.ex. slutomhändertagning [kr] av förbrukade komponenter p 0 = nusummefaktor [-] r = räntesats [-] n = förväntad livslängd, (kalkylperiod) [år] Pay off = Beskriver hur många år det tar tills åtgärden är [år] återbetalad. Årsenergi före = Ett års energiförbrukning före åtgärd [kwh/år] Årsenergi efter = Ett års energiförbrukning efter åtgärd [kwh/år] Energipris = Dagens energipris [kr/kwh] U = Transmissionsförluster [W/m 2 K] R tot = Totala värmemotståndet [m 2 K/W] U bef = De befintliga transmissionsförlusterna genom ett material [W/m 2 K] R till = Tilläggsisoleringens värmemotstånd [W/m 2 K]? = Värmekonduktiviteten [W/mK] d = Skiktets tjocklek [m] R si = Inre värmeövergångsmotståndet [W/m 2 K] R se = Yttre värmeövergångsmotståndet [W/m 2 K] P f = Effektförlust [W] 5(141)

6 R = Resistans [O] P = Effekt [W] U = Spänningen [V] I = Ström [A] P b,d = Belastningsförluster vid drift [W] P b,n = Belastningsförluster vid märklast [W] P d = Effekt vid aktuell drift [W] P n = Märkeffekt [W] T f = Film temperatur [K] T s = Ytans temperatur [K] T = Omgivningens temperatur [K]? = kinematikiska viskositeten [m 2 /s] k = Termiska konduktiviteten [W/m C] Pr = Prandtl tal [-] ß = Volym expansions koefficient [1/K] Ra = Rayleigth tal [-] Gr = Grashof tal [-] g = Tyngdaccelerationen [m/s 2 ] L c = karaterisk längd [m] A s = Ytans area [m 2 ] p = Ytans omkrets [m] S = Avstånd mellan flänsarna [m] L = Höjden hos flänsarna [m] h = Konvektions koefficienten Q & = Effekt [W] A = Ytans area [m 2 ] H = Flänsens bredd [m] j = utstrålad energi [W/m 2 ] T yta = ytans temperatur [K] T omg = Omgivningens temperatur [K] P f,tot = De totala effektförlusterna som är möjliga att [W] återvinna i ett framtida återvinningssystem? = Systemets verkningsgrad P 0 = Tomgångsförluster [W] P m = Magnetiseringsförluster [W] P konvektion = Konvektionsförluster [W] P strålning = Strålningsförluster [W] Q & 2 = Effekt [W] m& = Massflöde [kg/s] C p = Specifik värme koefficient [J/kg? C]? T = Temperaturdifferens [ C] COP = Värmefaktor [-] KONSTANTLISTA s = Stefan-Boltzmanns konstant 5.67?10-8 [W/m 2 K 4 ] 6(141)

7 INNEHÅLLSFÖRTECKNING 1 INLEDNING BAKGRUND SYFTE OCH MÅL SYSTEMGRÄNS VATTENKRAFT VATTENKRAFT I SVERIGE GRYTFORS VATTENKRAFTSTATION GRYTFORS HISTORIK ANLÄGGNINGSBESKRIVNING LOKALKRAFT ALLMÄNT GRYTFORS VATTENKRAFTSTATIONS LOKALKRAFT TEORI - ENERGIKARTLÄGGNING ENERGIFÖRBRUKNING EFFEKTBERÄKNINGAR ENFAS TREFAS NORMALÅRSKORRIGERING EKONOMISKA MODELLER LCC METODEN - LIFE CYCLE COST PAY-OFF METODEN TRANSMISSIONSFÖRLUSTER VÄRMEMOTSTÅND R VÄRMEKONDUKTIVITET METOD - ENERGIKARTLÄGGNING ENERGIKARTLÄGGNING VÄRME ELBATTERIMÄTNING KYLA KYLFLÄKTAR VENTILATION FLÄKTAR VENTILATIONSBETECKNINGAR BESKRIVNING OCH ANTAGANDEN BELYSNING VARMVATTEN PUMPAR BESKRIVNING OCH ANTAGANDEN PUMPMÄTNING MASKINER VITVAROR AVFUKTARE ISFRIHÅLLNING TRYCKLUFT (141)

8 5.9 ÖVRIGT PERSONER SOM VÄSENTLIGT KAN PÅVERKA ENERGIANVÄNDNINGEN NYCKELTAL ENERGIBESPARINGSÅTGÄRDER PRODUKTIONSEFFEKTIVISERING FÖRBÄTTRAT KLIMATSKAL ENERGIEFFEKTIVISERING AV DAMMLUCKOR TEMPERATURSÄNKNING REGLERMÖJLIGHETER BELYSNING TEORI DJUPANALYS AV VÄRMEÅTERVINNING GENERATOR TRANSFORMATOR FÖRLUSTBERÄKNINGAR BELASTNINGSFÖRLUSTER FÖRLUSTER GENOM NATURLIG KONVEKTION FÖRLUSTER GENOM STRÅLNING TOTALA FÖRLUSTER ÅTERVINNINGSPOTENTIAL VÄRMEENERGIBERÄKNING VÄRMEFAKTORN COP METOD DJUPANALYS AV VÄRMEÅTERVINNING VÄRMEBEHOV ANTAGANDEN BEGRÄNSNINGAR DAGENS GENERATORKYLNING DAGENS TRANSFORMATORKYLNING FÖRLUSTBERÄKNINGAR TOMGÅNGSFÖRLUSTER BELASTNINGSFÖRLUSTER MAGNETISERINGSFÖRLUSTER ÅTERVINNINGSSYSTEM TIDIGARE VÄRMEÅTERVINNINGSSYSTEM I VATTENKRAFTSTATIONER FRAMTIDA VÄRMEÅTERVINNINGSSYS TEM SYSTEMLÖSNING SYSTEMLÖSNING SYSTEMLÖSNING SYSTEMLÖSNING SYSTEMLÖSNING SYSTEMALTERNATIV ENERGIBESPARINGS- OCH KOSTNADSBESPARINGSBERÄKNINGAR RESULTAT KRAFTÖVERSYN KRAFTKARTA (141)

9 8.2.1 ELBATTERIMÄTNING PUMPMÄTNING SAMMANSTÄLLNING ENERGIBESPARINGSÅTGÄRDER PRODUKTIONSEFFEKTIVISERING FÖRBÄTTRAT KLIMATSKAL ENERGIEFFEKTIVISERING AV DAMMLUCKOR TEMPERATURSÄNKNINGSRESULTAT REGLERMÖJLIGHETER BELYSNING DJUPANALYS AV VÄRMEÅT ERVINNING ENERGIBESPARINGS- OCH KOSTNADSBESPARINGSBERÄKNINGARNA SAMMANSTÄLLNING SAMMANSTÄLLNING DISKUSSION SLUTSATSER FÖRSLAG PÅ FORTSATT ARBETE REFERENSER TRYCKTA KÄLLOR PERSONLIGA KONTAKTER INTERNET KÄLLOR APPENDIX 1 KRAFTÖVERSYN & KRAFTKARTA APPENDIX 2 KRAFTKARTA APPENDIX 3 ELBATTERIMÄTNING APPENDIX 4 PUMPMÄTNING APPENDIX 5 U BERÄKNINGAR APPENDIX 6 ENERGIBESPARINGSÅTGÄRDER APPENDIX 7 FÖRLUSTBERÄKNINGAR APPENDIX 8 SYSTEMLÖSNINGAR APPENDIX 9 GRYTFORS VATTENKRAFTSTATION 9(141)

10 1 INLEDNING Detta examensarbete är genomfört på uppdrag av Skellefteå Kraft AB. Examensarbetet omfattar 30 högskolpoäng och är en obligatorisk del i civilingenjörsprogrammet energiteknik. 1.1 BAKGRUND Skellefteå Kraft satsar på att erbjuda sina kunder energieffektiveringstjänster. Som ett led i detta utför de även energistudier av alla anläggningar inom deras egen verksamhet. Detta för att föregå med gott exempel, men även för att underlätta införandet av ett framtida EnergiLedningsSystem. ELS är ett system för val, beslut, kontroll, styrning och uppföljning av verksamhetens energiflöde. Att införa ett EnergiLedningsSystem är ett arbete som bygger på stegen PDCA d.v.s. planlägg, verkställ, kontrollera och följ upp. I planläggningen skapas en överblick över energianvändningen och en energipolicy formuleras. Med utgångspunkt härifrån fastställer organisationen handlingsplaner för att nå målen. ELS är organisationens metod att definiera, genomföra och utvärdera energipolicyn. För att utarbeta en energipolicy och tillhörande kvantifierbara och tidsatta mål behöver utgångsläget vara känt. Detta uppnås med en energikartläggning. Kartläggningen omfattar tidigare och nuvarande energianvändning med syfte att identifiera och kvantifiera förbättringsmöjligheter. För att kunna implementera anläggningen i ett ELS är det därför motiverat att genomföra en energikartering. Grytfors kraftstation har hög lokal värmeförbrukning och är en ovanjordstation som körs i intermittent drift, i detta fall körs stationen för fullt under vinterhalvåret för att på sommarhalvåret endast köras dagtid när spotpriserna på elen är högst. För att minska miljöpåverkan och kostnader är det av intresse att undersöka möjligheten till värmeåtervinning i transformator och generator. 1.2 SYFTE OCH MÅL Syftet med examensarbetet är att klargöra Grytfors vattenkraftstations energiflöden genom att göra en energikartläggning samt utreda och föreslå ekonomiska och miljömässiga åtgärdsförslag på hur man i framtiden kan minska energiförbrukningen i stationen. Utredningen skall till stor del bestå i att göra en teknoekonomisk studie av möjligheterna kring värmeåtervinning från transformator och generator. 1.3 SYSTEMGRÄNS Vid detta projekt där en kartläggning av stationens energiflöden är en stor del, valdes systemgränsen att gälla alla de byggnader som får sin energi från lokalkraftnätet. Dvs. de byggnader som får sitt elbehov utav kraftstationen när den är i drift. Ett utökat utbyte av energi till omgivande samhällen valdes bort eftersom avstånden till dessa ansågs vara för långa för att kunna finna en ekonomisk lösning. 10(141)

11 2 VATTENKRAFT Vattenkraft är en förnyelsebar energikälla som får betraktas ha en lite miljöpåverkan bortsett från uppdämningar och torrläggningar. I en vattenkraftstation samlar man först upp vattnet i en damm, därefter leder man in vattnet till en turbin där vattnets lägesenergi omvandlas till nyttig mekanisk energi som i sin tur driver en generator och överförs till elektrisk energi. Sedan leds elen vidare till en krafttransformator som höjer spänningen så att den kan transporteras långa sträckor. 2.1 VATTENKRAFT I SVERIGE Vattenkraften har genom tiden spelat en mycket stor roll för utvecklingen av Sveriges välfärd genom att den kunnat producera elektrisk energi. I och med uppkomsten av elproducerande vattenkraftverk och vår teknik för elöverföring, ökade den tillgängliga elenergin snabbt och var dessutom väldigt billig. Vilket bland annat ledde till en snabb industriell tillväxt. 1 Vattenkraften karakteriseras vid jämförelse av andra kraftslag av måttliga till höga fasta kostnader (anläggningskostnader) och mycket låga rörliga kostnader (driftkostnader). Före kärnkraftens tid stod vattenkraften för Sveriges grundlastbehov (det effektbehov som efterfrågas under nästan hela året). Grundlastbehovet i Sverige delas idag av vattenkraft och kärnkraft. Idag står vattenkraften för nästan hälften av den svenska elproduktionen, närmare bestämt 44 % år 2006 vilket innebar 61,2 TWh. 2 Elenergi är svår att lagra men genom vattenkraftens dammar lagras elen indirekt i form av vatten. Detta gör vattenkraften till den energikälla som kan anses vara en effektreserv eftersom den snabbt kan anpassa produktionen till det önskade behovet. Detta är också den största fördelen med vattenkraften. I framtiden väntas vattenkraftens roll som reglerkraft att förstärkas på grund av den planerade vindkraftsatsningen och den ökande elproduktionen i kraftvärmeverk, som båda är kraftslag som fodrar energilagring och kompletterande produktion Cato, Jennie, Jakobsson, Katarina, m.fl. (2007) Energiläget Gustafson, Bror-Arne (1999) Kompendium i turbomaskiner 11(141)

12 3 GRYTFORS VATTENKRAFTSTATION Figur 1. Grytfors vattenkraftstation. Foto: Oskar Lundström Figur 1 är en bild av Grytfors Vattenkraftstation där damm, utskov, spelkurer, maskinbyggnad och intagsbyggnad syns. 3.1 GRYTFORS HISTORIK Mellan Statens Vattenfallsverk och Boliden AB upprättades år 1966 ett avtal om gemensamt tillgodogörande av en 10,3 km lång fallsträcka i Skellefteälven, uppströms Gallejaur kraftstation. Därefter bildades AB Grytforsen, benämnt efter den största forsen i fallsträckan i vilket Statens Vattenfallverk och Boliden AB var delägare var bygget av Grytfors vattenkraftstation klar och den togs i drift. Senare blev Vattenfall ensam ägare av kraftstationen, tills i maj år 2001 då den köptes upp av Skellefteå Kraft AB, som sedan dess själva drivit stationen 4. 4 Grytfors kraftstation byggnadsteknisk beskrivning, pärm 1, Skellefteå Krafts arkiv vån 4 i huvudkontoret 12(141)

13 3.2 ANLÄGGNINGSBESKRIVNING Grytfors kraftstation är belägen ca 110 km från Skellefteälvens utlopp i Bottenviken. Stationen har 3 stenfyllnadsdammar och en kaplan turbin som driver en generator med effekten 31 MW. Dess fallhöjd är 22,4 m, och normalproduktionen är 186 GWh 5. Maskinhuset är av en så kallad ovanjordstyp och är placerad nedanför dammen, den är en isolerad plåtbyggnad på stålstomme. Krafttransformatorn är uppställd omedelbart utanför maskinbyggnadens nedströmsvägg i samma linje som aggregatets (generatorns och turbinens) centrumlinje. Anläggningen består även av intagsbyggnad, personalbyggnad och många mindre kurar och baracker som även de får sitt energibehov från lokalkraftnätet. På grund av användningsområde och olika byggår har dessa stora skillnader om man ser på dess klimatskal. Stationen är i drift ca 80 % av årets timmar och anses ha en hög energiförbrukning i jämförelse med liknande stationer, varav värme är den största delen. 3.3 LOKALKRAFT ALLMÄNT I alla elektriska produktions- och distributionsanläggningar behövs lokalkraft i form av elektrisk energi för att anläggningarna ska fungera på avsett vis. Varje kraftstation har en lokalkraftanläggning som försörjer stationens alla elektriska funktioner. Vid normal drift får lokalkraftanläggningen sin matning från stationens generator. Delar av stationens utrustning, t.ex. kontrollutrustningen, måste ha tillgång till elektrisk energi även vid driftstörningar. Detta innebär att stationens lokalkraftanläggning måste vara utrustad med batterier. Vid avbrott i matningsvägarna till lokalkraftnätet måste det för vissa kraftstationer t.ex. vattenkraften gå att få den erforderliga lokalkraften från ett dieseldrivet generatoraggregat Andersson, Leif, Blondell, Rolf, m.fl. (1997) Elkrafthandboken Elkraftsystem 1 13(141)

14 3.4 GRYTFORS VATTENKRAFTSTATIONS LOKALKRAFT Vid drift av aggregatet i Grytfors kraftstation så matas den elektriska energin från generatorn G1 till krafttransformatorn T1 som höjer spänningen och skickar ut den på nätet mellan Vargfors och Bastusel, en del av den elektriska energin går även till lokalkrafttransformatorn LT1 som i sin tur sänker spänningen och matar stationen. Vid vissa tillfällen av diverse anledningar kan även Grytfors kraftstation få sin lokalkraft från Gallejaur där elen går genom lokalkrafttransformatorn LT2 som sänker spänningen. Vid fel på matningsvägarna så måste vattenkraftstationen få sin lokalkraft från annat håll därtill slår det dieseldrivna generatoraggregatet DG automatiskt igång och matar station. Figur 2 visar Grytfors lokalkraft i ett enkelt linjeschema. Figur 2. Linjeschema för grytfors lokalkraftnät. Illustration: Oskar lundström G1-MT i figuren är en magnetiseringstransformator som magnetiserar generatorn. 14(141)

15 4 TEORI - ENERGIKARTLÄGGNING I kap 4 behandlas den teori som tillhör energikartläggningen (kraftöversyn, kraftkarta) och energibesparingsåtgärder som tillhör kraftkartan. Se kap ENERGIFÖRBRUKNING Energiförbrukningen för olika utrustningar eller system under en tidsperiod beräknas enl. ekvation [1]. E = Pmedel t (1) där E = Energiförbrukning P medel = Effekt utrustningen eller systemet i medel körs på [W] t = drifttiden [h] 4.2 EFFEKTBERÄKNINGAR Ifall spänning, ström och effektfaktorn är kända går det att räkna ut effekten för varje fas och för trefas se kap och kap nedan ENFAS Effekten över en fas beräknas enl. ekvation [2] nedan. P U I cos ϕ (2) fas = f f där U f = Fasspänning [V] I f = Fasström [A] Cosf = Effektfaktorn TREFAS Effekten över en trefaskoppling beräknas enl. ekvation [3] eller [4]. P = P + P + P (3) trefas fas, L1 fas, L2 fas, L3 där P fas,l1 = Effekt över fas 1 [W] P fas,l2 = Effekt över fas 2 [W] P fas,l3 = Effekt över fas 3 [W] 7 Alfredsson, Alf (2000) Elkraft 15(141)

16 Effekten över varje fas ovan beräknas från ekvation [2]. där P 3 U I cosϕ (4) trefas = h h U h = Huvudspänning [V] I h = Huvudström [A] Cosf = Effektfaktorn 4.3 NORMALÅRSKORRIGERING En normalårskorrigering innebär att en byggnads energianvändning för uppvärmning korrigeras med hänsyn till det aktuella årets utomhustemperatur t.ex. en varm vinter använder mindre energi än en kall vinter. Normalårskorrigering sker med hjälp av gradtimmar (ºCh) varav korrektionsfaktorn tas fram enl. ekvation [7], och normalårskorrigerat uppvärmningsbehov enl. ekvation [8]. Gradtimmar är skillnaden mellan en byggnads uppvärmningstemperatur och en orts utomhusmedeltemperatur, summerat över det antal timmar som värmebehov föreligger under en period enl. ekvation [5]. där Gradtimmar = ( T T )dt (5) g u T g T u dt = Gränstemperatur inomhus från då aktiv uppvärmning med hjälp av radiatorer e.d. behövs [ºC] = Medelutomhustemperatur [ºC] = Antal timmar under exempelvis ett år när värmebehov föreligger [h] Gradtimmar kan även räknas om till graddagar [ºCdygn] genom att dividera med 24 enl. ekvation [6]. Gradtimmar Graddagar = (6) 24 Ett områdes graddagar och gradtimmar kan även fås från tabell ifall T g och T u är kända 8. Antal graddagar för ett år Korrektionsfaktor = (7) Antal graddagar för ett" normal" år där Antal graddagar för ett år Antal graddagar för ett normal år = [ºCh] och fås från tab = [ºCh] och fås från tab 8 Adalberth, Karin, Wahlström, Åsa (2007) Energibesiktning av byggnader flerbostadshus och lokaler 16(141)

17 Aktuellt uppvärmningsbehov Normalårsk orrigerat uppvärmningsbehov = (8) Korrektionsfaktor där Normalårskorrigerat uppvärmningsbehov Aktuellt uppvärmningsbehov = [Wh] = [Wh] Ett normalårskorrigerat uppvärmningsbehov är inte exakt men ligger nära det sanna värdet, osäkerheten finns i vilken medelutomhustemperatur det egentligen är i området, aktuellt uppvärmnings behov vilket kan vara svårt att veta exakt och under hur många timmar det egentligen finns ett värmebehov. 4.4 EKONOMISKA MODELLER Det finns många olika ekonomiska kalkyler att beräkna hur kostnadseffektiv en energieffektiviseringsåtgärd är. Nedan beskrivs Life cycle cost (LCC) och Pay-Off metoden LCC METODEN - LIFE CYCLE COST LCC vilket betyder Life Cycle Cost är ett bra mått att räkna med vid bedömning av olika energiåtgärder. LCC metoden är en variant utav nuvärdesmetoden, och med denna ekonomiska modell uppskattas en energiåtgärds livscykelkostnad d.v.s. kostnaden under hela dess livslängd vilket gynnar långsiktiga investeringar. Beräkning sker enligt ekvation [9]. LCC = Investering + LCC + LCC + LCC (9) Energi Underhåll Miljö där LCCEnergi = Från ekvation [10] [kr] LCC underhåll = Underhållskostnader som den energieffektiva åtgärden medför [kr] LCC miljö = Kostnader för miljöbelastning t.ex. slutomhändertagning av förbrukade komponenter i [kr] LCC Energi = p 0 Energipris Årlig energianvändning (10) där p 0 Energipris Årlig energianvändning = Nusummefaktor som är en funktion av realkalkylränta, energiprisökning och kalkylperiod = Dagens energipris [kr/kwh] = Medelenergi som används varje år [kwh] 17(141)

18 Nusnummefaktorn kan tas från tabell eller beräknas enl. ekvation [11]. ( ) ( n [ 1 1+ r ) ] p0 = (11) r där r = räntesats (sätts in decimalt i formeln) [%] n = förväntad livslängd, (kalkylperiod) [år] Den kunskap som är mest avgörande för en beställare som vill sänka sin energikostnad på lång sikt är hur en varas pris förhåller sig till livscykelkostnaden. Livscykelkostnaden påverkas tyvärr också av många faktorer som man endast kan gissa sig till, Dessa är den räntenivå som kan antas gälla, produktens förväntade livslängd, underhålls och driftkostnad. Dessa faktorer ger en osäkerhet i LCC metoden, men genom vissa fasta antaganden och jämförelser mellan produkter så ger metoden ett bra underlag för kloka investeringsbeslut PAY-OFF METODEN Denna är en metod är också en variant på nuvärdesmetoden fastän den har kommit att hanteras annorlunda. Oftast används Pay-Off metoden utan ränta som en gallringsprocess för att ta fram intressanta investeringsalternativ. Metoden är bra som ett komplement för bedömning av energiåtgärder som har korta återbetalningstider. Lönsamhetskriterierna för Pay-Off metoden är ofta bestämd till mycket kortare än investeringens förväntade livslängd. Detta innebär att metoden till skillnad mot LCC missgynnar långsiktiga investeringar. Pay-Off metoden beräknas enl. ekvation [12]. 10 Investeringskostnad Pay Off = (12) ( Årsenergi Årsenergi ) Energipris före efter där Pay off = Beskriver hur många år det tar tills åtgärden är återbetalad [år] Investeringskostnad = En varas investeringskostnad [kr] Årsenergi före = Ett års energiförbrukning före åtgärd [kwh/år] Årsenergi efter = Ett års energiförbrukning efter åtgärd [kwh/år] Energipris = Dagens energipris [kr/kwh] 9 Adalberth, Karin, Wahlström, Åsa (2007) Energibesiktning av byggnader flerbostadshus och lokaler 10 Adalberth, Karin, Wahlström, Åsa (2007) Energibesiktning av byggnader flerbostadshus och lokaler 18(141)

19 4.5 TRANSMISSIONSFÖRLUSTER I en byggnad sker det hela tiden värmeförluster genom väggar, tak och golv. Dessa förluster beror på vilken värmeledningsförmåga materialet har och skillnad mellan temperaturerna inne och ute. U värdet är ett mått på transmissionsförlusterna per kvadratmeter och temperaturgrad. Beräkning av en sektors U värde kan ses i ekvation [13]. U 1 = (13) R tot där U = Transmissionsförluster [W/m 2 K] R tot = Totala värmemotståndet [m 2 K/W] Vid tilläggsisolering kan man beräkna det nya U värdet enl. ekvation [14]. U nytt = 1 U bef 1 + R till (14) där U bef R till = Det befintliga U värdet [W/m 2 K]. = Tilläggsisoleringens värmemotstånd [m 2 K/W]. 19(141)

20 4.5.1 VÄRMEMOTSTÅND R Värmemotståndet R beror på materialets värmekonduktivitet och dess tjocklek. Beräkning av värmemotståndet sker enl. ekvation [15]. Värmemotståndet i flera skikt kan summeras enl. ekvation [16]. d R = (15) λ där R = Värmemotstånd [m 2 K/W]? = Värmekonduktiviteten [W/mK] d = Skiktets tjocklek [m] R + tot = Rskikt 1 + Rskikt2 + + Rn + Rse Rsi (16) Där R si är det inre och R se är det yttre värmeövergångsmotståndet det vill säga det motstånd som uppstår mellan luft och fast material. R si är värmeövergångsmotståndet mellan golvet och inomhusluften. De värden som används är enligt EN SS-ISO 6946 se nedan. Väggar: Rsi = 0.13 Rse = 0.04 Tak: Rsi = 0.10 Rse = 0.04 Golv: Rsi = 0.17 Rse = 0.04 Dessa R-värden är uttryckta i enheten [m 2 K/W] VÄRMEKONDUKTIVITET Värmekonduktiviteten? är ett mått på ett materials värmeledningsförmåga och visar hur bra materialet isolerar. Ju lägre? värde ett material har desto bättre isoleringsförmåga. Värmekonduktiviteten för olika byggnadsmaterial fås från leverantör. För byggisolering anges värmekonduktiviteten alltid vid en medeltemperatur på +10 C.? ökar när temperaturen ökar, beroende på ökad värmestrålning Adalberth, Karin, Wahlström, Åsa (2007) Energibesiktning av byggnader flerbostadshus och lokaler 20(141)

21 5 METOD - ENERGIKARTLÄGGNING Nedan beskrivs det tillvägagångssätt som brukades under energikartläggningen (kraftöversyn, kraftkarta) och energibesparingsåtgärder som tillhör kraftkartan. 5.1 ENERGIKARTLÄGGNING Första steget i en energikartläggning är en kraftöversyn enligt Skellefteå Krafts Kraftstege, vilket omfattar en distansstudie av vattenkraftstationens energiförbrukning utifrån Skellefteå Krafts mätvärden från stationen, I det här fallet innebär det en dokumentation av elanvändningen, effektuttag, effekttoppar, varaktighetsdiagram, förbrukningstrender mm. Detta ger en bra indikering på energiförbrukningsmönstret hos vattenkraftstationen och det blir lättare att finna de stora energianvändarna. Steg två i kraftstegen är en kraftkarta vilket innebär en djupare uppföljning av anläggningens olika energianvändare genom en energikartläggning. Vid kartläggningens start studerades ritningar och olika dokument av Grytfors för att få en så bra inblick i stationen som möjligt. Därefter gjordes tre platsbesök, varvid det klargjordes vilka olika utrustningar och system som påverkade energianvändningen och dess märkeffekter noterades. Även personer som med sin befattning och yrkesroll kunde ha en väsentlig påverkan på energianvändningen dokumenterades. Efter intervju med personal från SEU (Skellefteå EnergiUnderhåll) som sköter driften i stationen och med kunnig personal inom området från Skellefteå Kraft AB så uppskattades drifttider, medeleffekter, hur ofta stationen var bemannad och olika schablonvärden. Vid platsbesöken gjordes även mätningar av ström, spänning, effekt, effektfaktorn för vissa apparater, temperaturen mättes också i lokaler och på ytor. Den årliga energiförbrukningen för olika utrustningar och system beräknas enl. ekvation [1]. De antaganden som gjort vid beräkningen av energiförbrukningen ses från kap 5.2 till och med kap Resultatet av kartläggningen visas senare i ett sankey-diagram där man kan studera stationens olika energiflöden. Sankey-diagrammet skapades i S-draw vilket är en programvara för att göra flödesdiagram. Det är av stor vikt i en energikartläggning att hitta de utrustningar och system i anläggningen som kan betraktas vara stora energianvändare. Detta för att man därefter kan fokusera och undersöka om det är möjligt att minska förbrukningen hos dessa. Vad som betraktas som stora energianvändare kan variera mellan olika anläggningar. Ett bra riktmärke kan dock vara utrustningar och system som motsvarar mer än 5 % 12 av energianvändningen. När energibalansen i kraftkartan anses färdig togs ett antal energibesparingsåtgärder fram. Denna del i projektet kan anses som en naturlig fortsättning på kraftkartan. Nedan kommer en del av de antaganden som applicerades i kraftkartan beskrivas, i appendix [2] kan alla antaganden och noteringar studeras. 12 Handbok för kartläggning och analys av energianvändning - Tips och råd från energimyndigheten (2004) 21(141)

22 5.2 VÄRME Själva maskinbyggnaden är till största delen uppvärmd utav ett stort elbatteri som sitter inne i ventilationssystemet. Elbatteriet styrs av en temperaturgivare för att kunna hålla rätt temperatur i maskinsalen. Denna temperaturgivare styr även blandnings- och frånluftspjäll. Vid platsbesök sattes en strömmätning över elbatteriet, denna lagrade mätvärden varje timme, under samma tidsperiod sattes även en temperaturlogger upp som mätte och lagrade temperaturen både inomhus och utomhus. Dessa värden analyserades sedan och användes för att approximera fram elbatteriets energiförbrukning sett över ett år se kap Maskinbyggnaden har också två stycken mindre elbatterier insatta i ventilationen. Personalbyggnaden värms också av ett elbatteri i ventilationssystemet, elbatteriet har ej varit i drift under vintern eftersom ventilationsfläkten varit trasig, men reservdelar är beställda. Detta ger en minskning av värmebehovet för personalbyggnaden eftersom det inte kommer in någon kall uteluft som behöver värmas, de termostatstyrda elradiatorer som finns i personalbyggnaden som brukar stå för spetsvärmen har istället skött hela uppvärmningen. Aerotemprar är den värmekälla i stationen som använder mest energi under ett år, dessa värmer främst intagsbyggnad, skumbalk och inspektionsgång under intag och utskov. I skumbalk och inspektionsgång är det oerhört viktigt att hålla temperaturen över fryspunkten eftersom det annars kan bli mycket kostsamma skador så som sprickbildningar i betongen. Eftersom dessa är termostatstyrda så blir drifttiden mycket svår att uppskatta men den sattes till 3000 timmar per år och antogs gå på full effekt. Stationen har även många andra värmekällor t.ex. elradiatorer, motorvärmare, värme i ställverkskåpen och infravärmare vid vattennivåskala på dammen för att förhindra isläggning. Dessa värmekällor är väldigt små energiförbrukare och utgör en försumbar del av den totalt årliga energianvändningen. Antaganden av dessa värmekällors drifttider och medeleffekter kan ses i appendix [2]. 22(141)

23 5.2.1 ELBATTERIMÄTNING Som sagts gjordes en strömmätning över elbatteriets tre faser. Batteriet har tre steg som går på beroende utav vilken utomhustemperatur det är. Denna mättning lagrade strömmedelvärden över elbatteriets tre faser varje timme och mätte från början av april till början av juni, under samma period sattes även en temperaturlogger (Testo 175-T2) upp som även den lagrade timmedelvärden för temperaturen utomhus och inomhus. Utifrån strömmätningens värden beräknades effektbehovet för varje timme enl. ekvation [2] och [3]. Vid dessa beräkningar sattes effektfaktorn till 1 eftersom ett elbatteri kan betraktas som en rent resistiv last och fasspänningen till 400 V vilket avlästes på mätare i säkringsskåpen. Med hjälp av de beräknade effektvärdena och de tillhörande utomhustemperaturerna skapades ett punktdiagram där punkterna motsvarade veckomedelvärden. Därefter skapades en trendlinje för dessa punkter. Vid skapandet av ett punktdiagram över hela mätperioden visade det sig att trendlinjen gav ett dåligt R 2 värde (Ett värde som indikerar på hur bra trendlinjen stämmer överens med punkterna, R 2 värdet varierar mellan 0 och 1 och ju högre värde desto bättre stämmer trendlinjen med punkterna). Detta tycks bero på att personal från SEU sommartid ändrar läget på spjället som släpper in utomhusluften in i ventilationssystemet (Sommartid släpps mer utomhusluft in, vintertid släpps mindre utomhusluft in). Varav det skapades punktdiagram för både sommar och vinter med trendlinjer vilket gav bättre R 2 värden. Vid beräkning av elbatteriets årliga energiförbrukning användes dyngsmedelvärden av utomhustemperaturvärden från Malås värmeverk år 2007 vilket personal från Skellefteå Kraft 13 stod för och de framtagna trendlinjernas ekvationer. Där ventilationsspjället antogs stå på sommarläget från 12 maj till 12 augusti. Därefter normalårskorrigerades den totala energianvändningen enl. ekvationerna i kap 4.3. Malå ligger ca 3 mil från Grytfors kraftstation vilket gör att Malås utomhustemperatur borde vara relativt lika grytfors. Och Malås temperaturvärden användes för att det inte funnits någon temperaturmätare uppsatt i Grytfors. Detta ger en osäkerhet i den framräknade årliga energiförbrukningen. I appendix [3] kan beräkningarna för elbatteriet följas noggrannare. 13 Söderlund Tobias, Systemingenjör, Skellefteå Kraft AB 23(141)

24 5.3 KYLA Endast en kylare finns i stationen vilket gör att dess energianvändning är av liten betydelse. Denna kylare är ett portabelt enhetsaggregat (Förångare och kondensor i samma enhet), den är placerad i en av spelkurerna på dammen som används som batterirum, det är viktigt att hålla rätt temperatur för batterierna eftersom de då får optimal kapacitet och livslängd. Kylaren är programmerad att hålla 20 C och växelkörs mot en el-radiator. Den antogs gå på full effekt med en drifttid på 2000 timmar per år KYLFLÄKTAR Huvudtransformatorn kyls utav sex fläktar som blåser på dess kylelement så att det blir en påtvingad konvektion. Det antogs att fyra av fläktarna var igång med full effekt under det medeltal timmar stationen är i drift under ett år. Medeldrifttiden under ett år beräknades från åren (141)

25 5.4 VENTILATION I kartläggningen sattes posten ventilation att innehålla endast Grytfors vattenkraftstations fläktar i ventilationssystemet FLÄKTAR En fläkts uppgift är att åstadkomma en strömningstransport av en gas. I de flesta fall är transporten av själva gasen huvudsaken, t.ex. vid rökgasfläktar och ventilationsfläktar, men i vissa fall fungerar gasen som bärare av fasta partiklar, t.ex. spån eller spannmål, eller som bärare av kyla eller värme, det senare i torkningsanläggningar. Strömningen åstadkoms genom att gasens tryckenergi ökas i fläkten. En del av tryckenergin omsätts till rörelseenergi och resten används för att övervinna de friktionsförluster som uppstår vid strömningen VENTILATIONSBETECKNINGAR Vid beskrivning av ett ventilationssystem kan många beteckningar användas dessa illustreras nedan i form av en schematisk bild se figur Beteckningar 1. uteluft 2. tilluft 3. överluft 4. frånluft 5. återluft 6. avluft 7. cirkulationsluft = fläktsymbol Figur 3. Schematisk bild över ett ventilationssystem. 14 Dahlvig, Gunnar (1972) Energi 15 Persson, Per-Göran (1994) Reglerhandbok VVS-SYSTEM 25(141)

26 5.4.3 BESKRIVNING OCH ANTAGANDEN Stationen tillförs uteluft via ett ventilationssystem, Det finns en stor axial tilluftsfläkt och några mindre. Frånluftsystemet består också den utav en stor och många små fläktar. Den stora frånluftsfläkten transporterar en del av frånluften till ett rum där den blandas med frisk uteluft, varav sedan den stora tilluftsfläkten använder denna återluft igen. Märkeffekten för de stora fläktarna beräknades med märkström, märkspänning och ett uppskattat cosf på 0,85 enligt ekvation [4]. För alla stationens fläktar antogs det att medeleffekten var 90 % utav den totala märkeffekten. Vilken drifttid olika fläktar har under ett år varierade utifrån vars de var placerade. Stationens alla fläktar förutom i personalbyggnaden och i dammluckorna antogs vara i drift året runt. Alla övriga frånluftsfläktar som det inte gick att finna märkeffekten hos, antogs ha en samlad effekt som motsvarar skillnaden utav tilluftsfläktarna och de kända frånluftsfläktarna. Denna approximation ger dock en osäkerhet i kartläggningens resultat. I en byggnad vill man egentligen ha ett litet undertryck, dvs. mer luft som tas ur än in i byggnaden, detta för att förhindra fuktvandring som uppstår ifall fuktig inomhusluft trycks ut ur byggnaden och kondens bildas mot kalla ytor. Det finns även små fläktar inne i stationen som är till för att ventilera olika utrymmen genom att cirkulera luften. Personalbyggnaden ventileras med hjälp av en stor tilluftsfläkt och luften tas ut av många små frånluftsfläktar, Ventilationen i personalbyggnaden är reglerad så att den skall vara igång mellan 9:00 och 14:00 varje vardag året om. P.g.a. problem hos tilluftsfläkten har dess drift legat nere hela vintern. Frånluftsfläktarna i personalbyggnaden antogs vid drift gå på samlad effekt som är lika med tilluftsfläkten. På grund av brist på data gjordes detta antagande och approximationen ger en osäkerhet i resultatet. 26(141)

27 5.5 BELYSNING Det finns mycket belysning i stationen men någon stor energiförbrukning står den inte för, dels för att belysningen i lokalerna endast är på när någon person vistas där vilket är sällan i merparten av lokalerna. Stationens belysning består mest utav lysrörsarmaturer men det finns även vanliga glödlampor, nödbelysning och gatubelysning runtom stationen. Gatubelysningen som finns placerad på dammen styrs av ett skymningsrelä. Drifttiderna varierar mycket beroende på var de sitter och vilken typ av belysning de är, dessa uppskattades efter samtal med driftpersonalen från SEU. Drifteffekter sattes till full effekt för glödlampor och 1,25 gånger märkeffekten för lysrör. Detta är ett schablonvärde som tar hänsyn till effektförlusterna i lysrörens driftdon VARMVATTEN I de fall där det finns uppgifter om en byggnads kallvattenförbrukning så kan varmvattenförbrukningen uppskattas till en andel av kallvattenförbrukningen beroende på vilken verksamhet som drivs t ex bostäder, hotell och industri dessa schablonvärden är ej exakta men man får en uppskattning som brukar ligga relativt nära sanningen. 17 Någon sådan approximation gick inte att applicera i Grytfors vattenkraftstations kartläggning eftersom det ej fanns uppgifter om kallvattenförbrukning, Grytfors får sitt vatten från Skellefteälven genom att vattnet pumpas upp och renas. Tappvarmvatten används mycket sparsamt i stationen. Det finns en varmvattenberedare placerad i personalbyggnaden och två stycken i maskinbyggnaden. Varmvattenförbrukningen i personalbyggnaden uppskattades till 900 kwh och år, och förbrukningen i maskinbyggnaden antogs vara väldigt liten och sattes till 100 kwh efter samtal med personal från SEU 18 och SKAB 15. Dessa antaganden är väldigt grova och ger en osäkerhet i resultatet. 16 Faktablad, Vägledning för energieffektiv och god belysning 17 Stenlund Johan, Energiingenjör, Skellefteå Kraft AB 18 Höglund Christer, Drifttekniker, SEU - Skellefteå EnergiUnderhåll 27(141)

28 5.7 PUMPAR I kartläggningen delades posten pumpar upp i två grupper, nämligen oljepumpar och vattenpumpar. En pumps uppgift är att höja energin hos en vätska. Energiökningen kan erhållas i form av lägesenergi genom att pumpa upp vätska från en lägre till en högre nivå, rörelseenergi genom att öka vätskans hastighet och tryckenergi genom att pumpa in vätska i en tank med högre tryck än omgivningen. En del av den från pumpen kommande energin åtgår dessutom till den energiförlust som uppstår vid vätskans strömning BESKRIVNING OCH ANTAGANDEN För ledskenornas styrning finns två stora tryckoljepumpar, En av dessa körs medan den andra är reserv. Det är viktigt att alltid hålla tillräckligt oljetryck till ledskenornas vridservomotorer eftersom de omedelbart skall kunna styras. Vid varje platsbesök mättes drifttiden hos denna, och det visade sig att när aggregatet var i drift var pumpen igång 15 sekunder för att sedan gå på tomgång i 30 sekunder, för att sedan starta igen när oljetrycket blivit för lågt. När aggregatet inte var i drift så gick pumpen igång ca en gång på 5 minuter vilket uppskattades vid platsbesök genom att lyssna på pumpen och höra när den gick igång respektive av (till tomgång). Vid platsbesök gjordes en mätning över den stora tryckoljepumpen som var i drift med hjälp av en tångwattmeter. De data som lagrades var bl.a. Effekt och energiförbrukning, och mätutrustningen lagrade data varje sekund. Med hjälp av mätningen kunde den årliga energianvändningen för tryckoljepumparna beräknas. Se mer pumpmätning kap Dessa pumpar är installerade i ett så kallat lågtryckssystem vilket gör att trycket hela tiden minskar, modernare stationer har installerat högtrycksystem vilket kan hålla tillräckligt oljetryck under längre stunder än vad stationer med lågtrycksystem kan göra. Ett högtrycksystem kommer att bli aktuellt vid ombyggnation av grytfors vattenkraftstation. För resterande pumpar i stationen så uppskattades drifttider och medeleffekt efter överläggande med driftpersonal från SEU. Dessa uppskattningar kan ses i appendix [2]. I pumpgropens botten finns det två läckvattenpumpar och en länsvattenpump, Det är endast en av läckvattenpumparna som är i drift medan den andra fungerar som reserv, denna går igång när vattennivån i gropen blivit för hög. Länsvattenpumpen är endast i drift när sugröret skall tömmas på vatten, vilket sker vid aggregatrevision ungefär en gång vart tredje år. Det finns också en läckvattenpump i inspektionsgång under intag och utskov där stora vattensamlingar kan bildas. Även denna går igång när vattennivån blir för hög. Det finns även två stycken pumpar som är placerade på turbinlocket för att pumpa bort överflödigt vatten, en cirkulationspump och en reningspump som cirkulerar och renar regleroljan till ledskenorna och en vattenpump som pumpar upp älvvatten till stationen som sedan används till tvätt och hushåll. 19 Dahlvig, Gunnar (1972) Energi 28(141)

29 5.7.2 PUMPMÄTNING Som sagts gjordes vid platsbesök en mätning över den stora tryckoljepumpen som håller tillräckligt oljetryck till ledskenornas vridservomotorer med hjälp av en tångwattmeter (enfas elkvalitetsanalysator C.A Chauvin Arnoux). Vid denna mätning var aggregatet i drift och de data som lagrades var bl.a. Effekt och energiförbrukning, mätutrustningen ställdes in att lagra data varje sekund. Med hjälp av mätningen kunde den årliga energianvändningen för tryckoljepumparna beräknas. Pumpens årliga energianvändning beräknades utifrån mätning av energiförbrukningen under en period (vid aggregat i drift är en period 45 s. 15 s. i pumpning och 30 s. på tomgång) och från kraftöversynen var det känt att aggregatet var i drift ca 7000 timmar per år vilket är ett medelvärde mellan åren 2003 och När aggregatet ej var i drift så beräknades pumpens energiförbrukning under en period (vid aggregatet ej i drift är en period 300 s. 15 s. i pumpning och 285 s. på tomgång) genom att ta medeleffekten från pumpmätningen vid tomgång och vid pumpning och därmed beräkna pumpens energiförbrukning från ekvation 1 under en period. Därmed kunde pumpens årliga energiförbrukning beräknas genom att ta och addera den årliga energiförbrukningen för pumpen när aggregatet var i drift och inte i drift. I appendix [4] kan dessa beräkningar studeras noggrannare. 29(141)

30 5.8 MASKINER Vid en energikartläggning delas energianvändarna upp i olika poster, i posten maskiner sattes nedanstående utrustningar VITVAROR Vitvaror finns i personalbyggnaden och består av kyl, frys, diskmaskin, två mikrovågsugnar och två torkskåp. Den årliga energiförbrukningen för dessa uppskattades efter samtal med personal från Skellefteå Kraft AVFUKTARE Det finns en avfuktare i stationen som är till för att avfukta montagekammaren i turbinplan. Den antogs gå på märkeffekt 4000 timmar per år ISFRIHÅLLNING Isfrihållningen sköts via tryckluft som bubblar upp framför dammluckorna där det är mycket viktigt att hålla isfritt så att luckorna kan öppnas och stängas normalt. Man håller också isfritt med hjälp av tre stycken propellrar mot ett ställe på dammen för att förhindra ett alltför stort istryck. Dessa sätts igång innan isen börjar lägga sig och slås av just innan vårens islossning. Varav drifttiden uppskattades till vinterhalvåret, och de antogs gå på full effekt TRYCKLUFT Tryckluft används vid stora arbeten i stationen, den uppskattade drifttiden sattes till 60 timmar per år och det antogs att kompressorn gick på full effekt. 5.9 ÖVRIGT Kategorin övrigt är en post som kommit till dels från osäkerhet i uppskattningarna på drifttider och verkningsgrader som utrustningarna och systemen antagits att gå på och de utrustningar som ej tagits med i kartläggningen eftersom de antagits vara igång väldigt sällan, dessa är travers, borr, startpump mm PERSONER SOM VÄSENTLIGT KAN PÅVERKA ENERGIANVÄNDNINGEN De personer som till störst del påverkar stationens energianvändning kan anses vara personal från SEU som är de personer som mest vistas och arbetar på Grytfors. Det skulle kunna gå att få ned energiförbrukningen en del om man utbildade personalen från SEU i energieffektivisering. Det kan vara så enkelt att när de vistas i olika lokaler tänker efter om hur temperaturen där är och om den temperaturen verkligen behövs. 20 Niemann Therese, Energiingenjör Skellefteå Kraft AB och Stenlund Johan, Energiingenjör, Skellefteå Kraft AB 30(141)

31 5.11 NYCKELTAL I nuläget är det svårt att från de nyckeltal som tagits fram säga något om stationens energiförbrukning eftersom det finns väldigt få framtagna nyckeltal från andra vattenkraftstationer, Det är ändå viktigt att ta fram nyckeltal så att de i framtiden kan hjälpa till att jämföra olika stationers energianvändning och jämföra Grytfors kraftstations nyckeltal år från år. Nyckeltal som tagits fram listas nedan - Energianvändning per ytenhet och år [kwh/m 2 ] - Energianvändning per år (medel ) [MWh/år] - Energianvändning per brukstid och år (brukstid = 1500 h) [kwh/h] - Energianvändning per drifttid och år (drifttid = 6956 h) [kwh/h] - Energianvändning per elproduktion och år [%] - Energianvändning per ytenhet och år till annat än värme [kwh/m 2 ] - Värmeenergianvändning per ytenhet och år [kwh/m 2 ] Dessa nyckeltal är framtagna av lagrad mätdata från Grytfors vattenkraftstation. Brukstid är den tid som personal finns på plats och drifttiden är det antal timmar aggregatet är i drift. Vattenkraftstationer som ovanjordsstation och bergsstation (maskinstationen är insprängd i berg) ser olika ut och har olika förutsättningar vad det gäller dess energianvändning. Vilket gör att de framtagna nyckeltalen för Grytfors kraftstation endast kommer att kunna jämföras mellan ovanjordsstationer. 31(141)

32 5.12 ENERGIBESPARINGSÅTGÄRDER Förslag och utredningar av energibesparingsåtgärder är ett naturligt steg efter utförd kraftöversyn och energikartläggning. När dessa gett en bra bild på vad som kan åtgärdas med tanke på - Reducera anläggningens negativa miljöpåverkan - Öka andelen förnybar energi - Förändringar i produktions- eller stödsystem som leder till energieffektivisering i anläggningen Åtgärderna klassas primärt efter energibesparing (kwh) och sekundärt efter ekonomisk potential (kr) med hjälp av LCC metoden och Pay-Off metoden (år) se kap 4.4. När en åtgärd har utreds med hjälp av LCC metoden så har LCC besparingen används, dvs. skillnaden mellan livscykelkostnaden om ingen åtgärd görs och livscykelkostnaden för åtgärden. Även hur stor minskning av CO2 utsläpp de olika åtgärderna ger utreds. CO2 utsläpp för den samlade elförsäljningen i Sverige 2007 var 73 g/kwh vilket ligger till grund för beräkningarna. När energibesparingar skall göras så är det viktigt att åtgärderna görs i rätt ordning, eftersom att vissa besparingar kan motverka de andra. T.ex. så kan man troligen från generator och transformator med ett bra återvinningssystem tillgodogöra mer värme än vad som behövs i maskinbyggnaden se kap 7, det gör att det kan vara onödig att vidta några av dessa energibesparingsåtgärder så som tilläggsisolera och installera värmeåtervinning i maskinbyggnadens ventilationssystem. Detta kommer nedan att utredas, alla stationens byggnader kommer inte att nyttja den tillvaratagna värmen på grund av placering och oekonomiska systemlösningar. För dessa kan ett förbättrat klimatskal bli aktuellt. I och med att energibesparingsåtgärder görs kommer den producerade el som tas från station till Grytfors lokalkraftnät kunna minskas. Denna minskade interna elförbrukning kan då istället säljas. Skellefteå krafts säljer sin el för ca 48 öre/kwh, detta elpris användes i beräkningarna. 32(141)