Tekniska verken - Bygger världens mest resurseffektiva region

Transkript

1 Tekniska verken - Bygger världens mest resurseffektiva region

2 MW Värmeverkschefens dröm Oktober Januari April Juli September

3 Linköping- Där idéer blir verklighet Sveriges 5 största kommun befolkning (2015): Liu ett av Sveriges ledande universitet Mjärdevi Science park (Sveriges näst största ITkluster) Universitetssjukhus Sveriges flygstad nr 1

4 Tekniska verken i Linköping Ekonomiska nyckeltal 2016 Ägare: Linköpings kommun 100 % Ca 850 anställda Intäkter: Ca Mkr Resultat efter finansnetto: ca 670 Mkr Nettoinvesteringar: ca 600 Mkr

5 Vårt uppdrag Att tillhandahålla och utveckla ledningsbunden infrastruktur och energilösningar för den resurseffektiva regionen

6 Fjärrvärme Problemfri och ekonomisk uppvärmning av fastigheten! Eldistribution Elleveranser med hög leveranssäkerhet! Bredband Ett enkelt sätt för att tillgodose kommunikationsbehovet i en fastighet! Elenergi Elförsäljning med lokal närvaro! Elnät/Belysning Helhetslösningar för utomhusbelysningar! Återvinning/avfall Miljöriktig hantering av alla sorter avfall. Biogas En del i ett naturligt kretslopp, närproducerat fordonsbränsle! Energitjänster Kontroll på fastighetens energianvändning. Vatten/avlopp Leverans av dricksvatten och omhändertagande av avloppsvatten!

7 Senaste tillskottet: Lejonpannan 80 MW ångeffekt 23 MW elektrisk effekt Avfallsflöde 30 ton/h (Gärstadverket totalt ton/år)

8 Problemställning värmelager Med den nya avfallspannan skulle Gärstadverket kunna täcka nästan hela Linköpingsnätets värmebehov Om det inte vore för effektbehovet vintertid Flytta värme från sommar till vinter! Mål Flytta 70 GWh nyttig värme från sommar till vinter Framledning 107,5 C vid urladdning 50 MW Skattad omfattning Borrhålslager borrhål m djupa delning av 3-5 m.

9 To go where no man has gone before Unika egenskaper för HT-BTES Hefaistos - Störst i Europa - Varmast i världen

10 Frågeställningar Hefaistos Fas 2 1. Bränsle- och lastprofil i fjärrvärmenätet 2. Design hur ska lagret utformas? 3. Modellering och optimering av prestanda 4. Gränssnitt mot berget borrhålskollektorer 5. Gränssnitt mot befintligt fjärrvärmesystem Xylems borrhålsvärmelager i Emmaboda

11 Överskott/underskott av gratis värme

12 Utnyttjande av tillkommande effektförsörjning

13 Processvariant 1 Parallellt utan värmepumpar Med denna koppling måste undertemperatur från Hefaistos kompenseras av en övertemperatur från pannorna

14 Beräkning av tempkompensation Pdiff (flöde +tempdiff) från Hefaistos måste kompenseras av övertemp från pannorna. Detta görs genom att minska flödet genom kondensorerna

15 Processvariant 2 Stort flöde ger hög effekt från lager Seriekoppling med alla turbinkondensor 48 C 55,6 C 66,9 C 107,5 C Målet är att nå en temperatur på T Fram = 107,5 C och 50 MW från Hefaistos. Då krävs en temperatur från Hefaistos på minst 67 C.

16 Potentiell effekt från lagret beror på diff till T Fram vid direktväxling i serie Med en konstant spetseffekt P Spets ökar det möjliga effektuttaget vid en given framledningstemperatur T Fram med stigande temperatur T Hef ur Hefaistos

17 Principiell systemkoppling Laddning Hefaistos kopplas fram-fram. Temperaturen från ångkondensorerna styrs mot önskad framledningstemperatur efter värmeväxlingen mot Hefaistos Urladdning Hefaistos kopplas in efter rökgaskondensering men före ångkondensorer, så att lagret ger en förvärmning av fjärrvärmereturen utan att försämra rökgaskondenseringen.

18 Processvariant 3 Med absorptionsvärmepumpar (värmedrivna, typ fjärrkyla) Med denna koppling måste undertemperatur från värmepumparna kompenseras av övertemperatur från pannorna

19 Processvariant 4 Med kompressionsvärmepumpar (eldrivna)

20 Modellering Källa: Göran Hellström

21 Indata modellering Lagerparametrar Antal hål Djup Hål i serie Avstånd Värmeledning m m ,9 Flöde i lagerkrets: varieras m 3 /h Modellering görs mot ingående temperatur och flöde i vårt fjärrvärmesystem

22 Modelleringsresultat PV4 En årscykel Laddning Ca 40 MW från lager, MW el tillkommer som värmeeffekt Urladdning

23 PV4 - långtidsutveckling

24 Platsförslag Storlek Hefaistos 200 x 200 m = Gärstadverket 1 2 E4:an 3 4 5

25 Mjuka värden Värmelager är mer lönsamma än vad kalkylen visar. Det beror bl.a. på lagrets värde vid pannstörningar som inte ingår i kalkylerna flexiblare underhållsstopp för pannorna driften optimeras mot elpris istället för mot värmebehov minskad känslighet för sviktande kylning mot ån minlastproblematiken och bortkylning vid minlast elimineras färre antal start och stopp i pannorna PR-värde, helt i linje med ägardirektivet att skapa världens mest resurseffektiva region.

26 Värmelager nyttjar svängande elpris Elpris elområde SE ggr skillnad!!! Elpris öre/kwh

27 Slutsatser Hefaistos Fas 2 Om FV-temperaturer >100 C krävs, lägg lager i serie med förbränningsanläggning Värmepump kan behövas, men ger i så fall högt COP eftersom värmelyftet är lågt Ett lager med stora värmepumpar kan konkurrera med en ny panna som spetsvärmeförsörjning Viktigt att optimera driften i realtid mot el- och bränslekostnad

28 Nästa steg - Fas 3 Branschsamverkan kring borrhålskollektorer 100 C Borrning för termiska responstester i aktuella ytor, 4 6 hål Studie av affärsmodeller Mark- och miljöfrågor

29 Pågående arbete - kollektorlösning Koaxial ringforming borrhålsvärmeväxlare U-rörsvärmeväxlare