Energianalys av ICA-Sörbyhallen MAJ 2007

Transkript

1 Etablering och marknadsutveckling för Energieffektivt företagande i Norrbotten Energianalys av ICA-Sörbyhallen MAJ 2007 Genomförandegrupp: Per-Erik Andersson Roland Lundström Handledare: Jan Dahl, LTU Finansiärer:

2 Kontaktuppgifter Per-Erik Andersson Företag: PEAs Energilösningar Telefon: mail: Roland Lundström Företag: Luleå Energi Telefon: mail: 2

3 INNEHÅLLSFÖRTECKNING SAMMANFATTNING INTRODUKTION 6 ENERGIANVÄNDNINGEN 7 ENERGIANVÄNDNING FÖRDELAT UNDER ÅRET 9 ANALYS VÄRME 10 VENTILATION 10 ANALYS EL 11 ANALYS AV EFFEKTDIAGRAMMET 11 ANALYS AV KYL- OCH FRYSANLÄGGNINGEN 12 FRIGINORS ANALYS 12 KOMMENTAR 12 ENERGIMÄTNING AV KYLANLÄGGNINGEN (2007) 13 JÄMFÖRELSE AV ANALYSERNA 14 ENERGIEFFEKTIVISERINGSÅTGÄRDER 15 SLUTSATSER 16 BILAGA.1. ENERGIANVÄNDARE 17 BILAGA.1. ENERGIANVÄNDARE 17 BILAGA. 2. FRIGINORS UTREDNING AV VÄRMEÅTERVINNING OCH VÄRMESYSTEM. 18 BILAGA 3. EFFEKTDIAGRAM. 19 BILAGA. 4. EFFEKTDIAGRAM 20 3

4 4

5 Sammanfattning Ica Sörbyhallen har 10 anställda och en uppvärmd area på 600 m 2. Ägarna har problem med en hög elförbrukning. De har jämfört med liknande butiker och fått det bekräftat. Deras misstanke är att kyl- och frysanläggningen är den stora energiboven. På sommaren när utetemperaturen är över 20 grader C får de sätta en vattenspridare under kondensorn för att klara av att kyla livsmedlen på dagtid. Ägarna har en längre tid påtalat detta för kylinstallatören Friginor som därför gjort en energianalys i butiken Den pekar på att den höga elförbrukningen beror på dels att butiken båda bakar bröd och grillar varje dag samt att butiken har ett flertal plugg-in-kylar. Men ägarna till butiken har en del frågetecken kring den tidigare utförda analysen och därför har denna oberoende energianalys utförts. 5

6 Introduktion Det behövs en bättre användning av energiresurser i världen. De ökade energipriserna och den hårdnande konkurrensen om energitillgångar kan vara ett hot mot svensk industri. Samtidigt visar olika studier att industrins specifika energianvändning i Sverige är högre än i de övriga europeiska länderna. Därför kan man med fog anta att det finns ett stort utrymme för energieffektivisering inom svensk industri som i många fall faktiskt kan halvera den nuvarande energianvändningen. I december 2004 fattade riksdagen beslut om lagen om program för energieffektivisering (SFS 2004:1196). Lagen ger befrielse från energiskatt på el för energiintensiva företag som deltar i och följer ett särskilt nationellt program för energieffektivisering (PFE). Även om lagen är öppen för alla företag som har inköpskostnader för energiprodukter och el på minst 3 % av produktionsvärdet under basåret så är det svårt för små företagare att uppfylla de övriga kraven för deltagande. Energimyndigheten och andra myndigheter har stött olika projekt för att introducera energieffektivisering i små och medelstora företag. Två av dessa projekt är Energieffektivt företagande i Norrbotten och dess fortsättning Etablering och marknadsutveckling för energieffektivt företagande i Norrbotten som leds av Norrbottens energikontor AB (Nenet) och bedrivs i nära samarbete med Luleå tekniska universitet (LTU) och Energitekniskt centrum i Piteå (ETC). Projekten är finansierade av EU:s strukturfonder för Mål 1 Norra Norrland, Länsstyrelsen i Norrbottens län, Norrbottens läns landsting och Energimyndigheten. Denna studie utgör en av aktiviteterna i fortsättningsprojektet. Målet med studien är framförallt att demonstrera de möjligheter som finns för att med små medel energieffektivera ett mindre företag. Även om kostnaden för den totala energianvändningen i ett företag bara utgör en mindre del av årsomsättningen finns det som regel utrymme för att ytterligare sänka energikostnaderna utan negativ påverkan på vare sig tillverkningsprocessen eller komforten i företaget. Erfarenheter från andra håll visar att många energieffektiviseringsåtgärder faktiskt har positiva effekter på tillverkningsprocessen och komforten. Rapportförfattaren vill tacka ägarna på ICA-Sörbyhallen för deras gästvänlighet. 6

7 Energianvändningen År 2006 köpte ICA-Sörbyhallen kwh el av Luleå Energi AB. Utav denna energi använde den mobila grillen 26 MWh som debiterades grillkioskens ägare. Med en uppvärmd area på 600 m 2 blir nyckeltalet för butiken 796 kwh/(m 2, år). Jämförbara värden för livsmedelsbutiker på m 2 är 650 kwh/(m 2, år). Nyckeltalet visar att den årliga elförbrukning per m 2 för ICA-Sörbyhallen är146 kwh/(m 2, år) för hög. För detta år blir elförbrukningen ca kwh för hög. Butikens öppettider är vardagar 9-20, lördagar 9-17 och söndagar Det motsvarar en öppettid på ca tim/år. Diagrammet nedan visar de olika energianvändarnas elförbrukning år Energianvändare kwh Plugg in kylar Bake Off Butiks grill Belysning Ventilation Elvärme Kyl/frys anläggning Motorvärmare Övrigt Figur 1: Energianvändare Kyl/frysanläggningen förbrukar ungefär hälften av den totala elanvändningen. En mätning gjordes av förbrukningen för kyl/frysanläggningen och den gav en elförbrukning på minst kwh/år. Se sidan 12 för uppmätning av elförbrukningen. Elvärmen utgörs dels av direktverkande el-radiatorer på kontoret och i personalutrymmen, samt även av elpannan som vid behov spetsvärmer golvvärmesystemet och ventilationsluften. Beräknad förbrukning för elvärme är kwh/år. Elpannan står för kwh/år, se sidan 12 för beräkningen av elpannan. 7

8 Inomhusbelysningen i butiken består av 70 armaturer med två 58 W lysrör i varje. Effekten för den totala belysningen är drygt 8 kw, och totalt använder belysningen kwh/år. Butiksgrillen används varje dag och har en märkeffekt på 10,5 kw. Drifttiden är ca 7h/dygn och den använder totalt ca kwh/år. Bake-Off-ugnen har en effekt på 14,5 kw och en drifttid på 5h/dygn. Dessutom ingår det ett jäsningsskåp med en effekt på 1,5 kw och en drifttid på 3h/dygn. Bakningen använder totalt ca kwh/år. Plugg-in-kylarna använder ca kwh/år och har en total effekt på 11 kw. På en av kylarna mättes energianvändningen med en multimeter. Elförbrukningen var ca 11 kwh/dygn och det motsvarar en drifttid på 7,5 h/dygn för kompressorn. Se bilaga 1 för enskilda pluggin-kylar. Ventilationsanläggningen har värmeåtervinning via en roterande värmeväxlare. Drifttiderna för den är ca 4 000h/år. Den använder ca kwh/år. Se sidan 7 för beräkningen av användningen. Övrigt utgörs av övriga mindre energikrävande komponenter som behövs för anläggningen. Totalt använder dessa är ca kwh/år. Se bilaga 1 för att se enskilda användare. Motorvärmare är en mindre post och endast två motorvärmare står på hela tiden vintertid. Övriga 3 motorvärmare slås på manuellt ca två timmar innan avfärd. Totalt använder motorvärmarna ca kwh/år. 8

9 Energianvändning fördelat under året Energianvändningen 2006 i ICA-Sörbyhallen Figur 2. Energianvändningen fördelat över årets månader. Man kan se att användningen är ganska jämt fördelad under året. Det skiljer som mest kwh/månad mellan sommar och vinter. Att användningen är jämt fördelad beror på att kylbehovet ökar på sommaren samt att värmebehovet ökar på vintern. Enligt livsmedelsbranschen ska livsmedelsbutiker ha lägst energianvändning under vår och höst, vilket även stämmer med denna butik. Mars månad 2006 var osedvanligt kall vilket även visar sig i diagrammet. 9

10 Analys värme Butiken är byggd 1997 och ser ut att ha ett bra klimatskal efter en okulärbesiktning. Byggnaden har få fönster vilket ger ett minskat värmebehov samt ett bra skydd mot solinstrålningen som annars ökar kylbehovet. Butiken har till stor del vattenburen golvvärme som utnyttjar spillvärmen från kylanläggningen. Vid behov går elpannan in och spetsvärmer. Men eftersom styrsystemet för värmeåtervinningen inte fungerar bra i dagsläget blir energianvändningen för elpannan ca kwh/år. Se sidan 12 för beräkningen av energianvändningen för elpannan. Butiken har även ett par direktverkande el-element på kontoret. Ventilation Byggnaden har FTX-system med roterande värmeväxlare. Filterbyten sköts enligt schema. Gångtiden för fläkten är ca 12 h/dygn vardagar och har ett luftflöde på m 3 /h. Ventilationsluften värms med hjälp av elpannan. Beräkning av ventilationens energianvändning ses nedan. Storheter v (m 3 /s) Cp (kj/kg, K) р (kg/m 3 ) (t1-t2)c 0,5 1,001 1, Formel för beräkning av ventilationens energianvändning. P=v*Cp* р(t1-t2) P=0,5 (m 3 /s)*1,001 (kj/kg, C)*1,2 (kg/m 3 )*16 C = 9,6 kj/s = 9,6 kw Med en drifttid på ca h/år och en verkningsgrad på 50 % för värmeväxlaren bli den totala användningen enlig nedan. P=9,6 kw*4 000h/år* 0,5= kwh/år 10

11 Analys El Butiken har ett el-abonnemang på 160 ampere hos Luleå Energi AB. 160 ampere motsvarar en effekt på ca 120 kw. Det högsta effektuttaget under 2006 var på 111 kw. Kostnaden för ett 160 ampere-abonnemang är kr, inkl moms. Om man ska säkra ner blir nästa steg 125 ampere vilket motsvarar ca 94 kw. Det är en för liten effekt för att klara av effekttopparna. Effektdiagram sommar/vinter kw Tim Figur 2. Effektvariationer. Analys av effektdiagrammet Tomgångseffekten sommartid är på ca 40 kw. En analys av denna visar att kylanläggningen står för minst 30 kw och resterande 10 kw fördelas mellan plugg-in-kylar och nattbelysning, samt stand by-el för datorer och kassor. I dagsläget är tomgångseffekten vintertid hög, vilket till stor del hänger samman med värmebehovet då värmeåtervinningen från kondensorn ej fungerar. Den stora effektökningen som uppstår då personalen börjar sitt arbete för dagen förklaras av att ventilationen startas, belysningen tänds, bakning och grillning påbörjas samt att motorvärmare slås på. Den effektökningen är på ca 40 kw. 11

12 Analys av Kyl- och Frysanläggningen En tidigare analys är gjord av Figinor 2005 och redovisas nedan. Friginors analys På förfrågan har Friginor räknat ut elenergikonsumtionen för kyl- och frysanläggningen och övriga elförbrukare som belysningen ute och inne samt alla butiksmaskiner. Elenergikonsumtionen för belysningar och butiksmaskiner har Friginor beräknat enligt de uppgifter om effektbehov och gångtider som butiksägarna angivit. Elenergikonsumtionen för kyl- och frysanläggningen är till största del baserad på hur många timmar per dygn kompressorerna går. På vintern behöver kompressorena gå kortare tid per dygn och på sommaren mer tid. Elpannan går endast vintertid. Den totala elenergiförbrukningen för fastigheten är ca kwh/år enligt Friginor och fördelningen ser ut på följande sätt. Kylanläggning och elpanna Övriga användare enligt bilaga Total elenergikonsumtion Total (-Grillkiosk) kwh/år kwh/år kwh/år kwh/år Figinors beräkningar är gjorda med följande antaganden: Elenergikonsumtionen för varmvattenberedare antas till 500W/h, dygnet runt året om. Motorvärmare beräknat för 5 st bilar á 1 500W i 12 timmar/dygn under 6 månader/år. Kylkompressorerna har max drifttid 20 timmar per dygn. Den totala elenergikonsumtion för kyl - och frysanläggningen och elpannan är kwh/år. Det är framräknat genom att den totala elenergikonsumtionen har minskats med övriga faktiska användare. Kommentar Friginors analys går ut på att beräkna alla övriga användare förutom kyl/frys och elpanna. Det som blir kvar efter att man räknat bort övriga användare från den totala energianvändningen är användningen för kyl/frysanläggning och elpanna. Denna analys blir bristfällig om man inte mäter upp varenda användare. Friginor anser att ägarna måste göra en mätning på kyl/frys och elpanna för att få en mer noggrann analys, vilket är riktigt. Vår mätning av dessa komponenter redovisas på följande sida. 12

13 Energimätning av kylanläggningen (2007) För att mäta energianvändningen i kylmaskinen och elpannan gjordes en mätning av Roland Lundström på Luleå Energi AB. Under perioden fredag 9/3 ca kl 09:00 till fredag 16/3 ca kl 09:00 har enfas-mätningar på fyra trefasgrupper i huvudcentralen utförts. På samtliga grupper mättes spänning och ström på R-fas (säkring högst upp i gruppen) som i centralen var märkta enligt nedan och var av typ gänga 3 (säkringar 35, 50 eller 63 A). Medeltemperaturen under mätperioden var 0,5 o C. Grupp 37 märkt elpanna avsäkrad 50 A kopplad till kanal A på instrumentet. Grupp 38 märkt apparatskåp kyla avsäkrad 63 A till kanal B på instrumentet. Grupp 39 märkt apparatskåp kyla avsäkrad 35 A till kanal C på instrumentet. Grupp 40 märkt apparatskåp kyla avsäkrad 50 A till kanal D på instrumentet. Energimätningen gav följande resultat Mätområde Medelanvändning (kw/h) Beräknad kwh/år Kanal A, Elpanna 3, Kanal B, Kyla 10, Kanal C, Kyla 6, Kanal D Kyla, 8, Totalt 29, Tabell 1 Energimätning. Totalanvändningen för kyl- och frysanläggningen är kwh/år om man antar att medelvärdet för den uppmätta veckan stämmer med resten av årets veckor. Medelanvändning för den uppmätta perioden är 25,63 kw/h, att jämföra med maxvärdet på 32.6 kw/h som uppnås under sommarmånaderna och minvärdet på 23 kw/h. Med dessa max- och minvärden samt en medeltemperatur på 2,5 o C under årsmedeltemperatur kan man anta att den framräknade totalanvändningen är lite för lågt beräknad. Ett värde på mellan kwh/år är mer troligt för kyl- och frysanläggningens energianvändning. För elpannan blir användningen lite för hög med hänsyn till medeltemperaturen under mätperioden. En mer trolig användning för den är ca kwh/år. Detta värde bygger på antagandet att elpanna är igång nio månader per år. Samtliga medelvärden från mätningen är beräknade ur effektdiagrammen, se bilaga 3 och 4. Jämförelse av totalanvändningen. Friginor (kwh/år) Vår (kwh/år) Skillnad (kwh/år) Kyl/frys Elpanna Övriga användare Totalt Tabell 2, Jämförelse av användningen. Friginors analys är gjord på data från 2005 och vår på data från För posten övriga användare skiljer det kwh/år. 13

14 Jämförelse av analyserna Energiandelar 6% 45% 49% Elpanna Kyl/frys Övrigt Figur 3. Användare andelar. Enligt livsmedelsbranschen är det vanligt att kyl/frys står för hälften av den totala elförbrukningen i en livsmedelsbutik. Om värmeåtervinningen från kyl/frysaggregaten fungerar skulle butiken få ett värde på 52 % för kyla/frys samt 48 % för övriga användare. Detta förhållande indikerar på att kyl/frys har en något hög användning. Friginor energiandelar 0% 54% 46% Elpanna Kylf/frys Övrigt Figur 4. Användare andelar Friginor. Enligt Friginor så förbrukar kyl/frys 46 % och övriga 54 %. Men enligt vår mätning och uppskattning är detta inte relevant. 14

15 Energieffektiviseringsåtgärder Alla åtgärdsförslag är framräknade med ett elpris på 0,70 kr/kwh. Minskningen av C0 2 - utsläpp är beräknad utifrån ett medelvärde på (37 g CO 2 )/kwh som gäller för svensk elproduktion. Åtgärdsförslagen är enligt följande. Byte av armaturer till mindre energikrävande ger även minskat kylbehov. Se bilaga 1. För att få värmeåtervinningen från kondensorn att fungera bra bör man byta ut transformator och värmekabel mellan butik och termostat. Se bilaga 2. Kyl- och frysanläggningens elförbrukning är ca kwh/år för hög om man jämför med vad den ska förbruka enligt Friginor. Montering av en enkel timer på motorvärmarstolparna. Åtgärd Minskad Elförbrukning kwh/år Tabell 2: Besparingsåtgärder Minskad effekt kw Investeringskostnad Skr Payoff År Minskade utsläpp (kg) CO 2 Besparing Skr/år Byte armaturer , , Värmeåtervinning Kylanläggning ?? Timerstyrning motorvärmare Totalt , Byte av armaturer till mindre energikrävande ger en besparning på 40 W/lysrör utan att påverka belysningskvalitén. De befintliga armaturerna i butiken ger ett värmebidrag på kwh/år. Detta har en negativ påverkan på kylningen av livsmedel, speciellt sommartid. Värmeåtervinningen från kyl- och frysanläggningen har potential att producera hela butikens värmebehov, samt även att värma upp ventilationsluften. För med en energianvändning på minst kwh/år för produktion av kyla finns det potential att utvinna minst kwh värme per år. Enligt Friginor förbrukar kyl- och frysanläggningen kwh/år. De borde då finnas en besparningspotential på ca kwh/år enligt våra beräkningar. 15

16 En enkel besparing är att montera en timer på alla 5 motorvärmaruttag. Besparingen är beräknad på 2 bilar som står på hela arbetstiden vintertid. Övriga tre sätts på manuellt två timmar innan avfärd. Slutsatser Om företaget ska investera i en kylanläggning bör köparen uppföra en kravspecifikation till leverantören. I de flesta fall har köparen för lite kunskap och bör då ta hjälp av kunnig personal. I detta fall finns ingen kravspecifikation och inga uppgifter på kylfaktorn. Anläggningen är bara testkörd vid igångsättningen trots att den är 10 år gammal. Utan en kravspecifikation är det svårt att ställa krav på leverantören. Friginors beräkning av plugg-in-kylar, där man uppskattar gångtiden för kompressorn till 20 h/dygn, ställer vi oss frågande till. En mätning av en plugg-in-kyl visade att gångtiden var ca 7,5 h/dygn. Därför är nog Friginors beräkningar av de övriga användarna alldeles för hög. Att kyl- och frysanläggningen inte fungerar som den ska råder det inga tvivel om. Ägarna ska inte behöva kyla ner kondensorn med vattenspridare sommartid för att hålla livsmedlen kylda. Det är svårt att veta vad som är fel. En analys av hela kyl/frys-systemet bör därför göras i syfte att få fram en kylfaktor för anläggningen och därmed se hur bra den fungerar, samt för få veta vad som är fel. Enligt vår analys använder butiken ca kwh/år för mycket energi i dagsläget, fördelat på kyl/frys med kwh/år samt värmeåtervinning med kwh/år. Nyckeltalet visar på en överanvändning på kwh/år. Skillnaden på kwh/år kan dels förklaras av butikens elintensiva verksamhet samt av att nyckeltalet gäller för butiker på 1000 m 2. 16

17 Bilaga.1. Energianvändare. Benämning Antal Effekt/kW gångtid/dygn kwh/år Värmeri i 1 3,2 5, delikatesslinje Colakyl 3 1, Snuskylkyl 1 0, Plug-In Kaviar 1 1, Plug-In Sill 1 1, ,6 Plug-In Potatissallad 1 1, Plug-In Potatiskyl 1 0, ,8 Plug.in Äggkyl 1 1, Plug-in youghurt 1 0, ,6 Plug-In Risi-Frutti 1 1, ,4 Plug-In mejerivaror 1 0, Plug-In fisk 1 0, ,4 Jässkåp 1 1, Bak-Off 1 14,5 24, ,75 Grill 1 10, Kvarn 1 2,2 4,2 481,8 Diskmaskin 1 8, Skärmaskin 1 0, ,5 Belysning i butik 140 8, ,6 Nattbelysning 28 1, ,12 Ytterbelysning 15 0, Skyltbelysning 8 0, ,88 Ventilationsaggregat 1 2, Cirkulationspump C2 1 0, ,4 Cirkulationspunp C3 1 0, Cirkulationspump C1 1 0, Takfläkt 1 0, ,56 Väggfläkt 1 0, ,36 Motorvärmare 6 mån 5 7, Varmvattenbererdare 1 0, Grillkiosk El-värme Kontorsel 8000 Kyl/frys anläggninng Beräknad förbrukning ,8 Uppmätt förbrukning Skillnad (okänt) Beräkning av armaturbyte Antal st Effekt kw Årligförbrukning kwh/år Befintlig 70 58W*140=8, h*8,12= Ny 70 18W*140=2, h*2,52=

18 Bilaga. 2. Friginors utredning av värmeåtervinning och värmesystem. Friginor har konstaterat att det är fel på styrsystemet till värmesystemet. Transformatorn för golvvärmen har för liten kapacitet 40VA, behovet är 72VA. När samtliga värmemotorer kallar på värme så överstigs kapaciteten och följden blir då att ingen värmemotor får nog hög spänning och kan därför inte öppna. Kabel mellan termostat och butik är för klen och det blir ett för högt spänningsfall Spänning till värmemotor ligger runt 15V mot önskat 24V. 18

19 Bilaga 3. Effektdiagram. Kanal A. Elpanna avsäkrad 50 A Fredag Lördag Söndag Måndag Timeplot Tisdag Onsdag Torsdag Fredag kwh 50 0 A Pintg Energi(kWh) Kanal B. Kyla avsäkrad 63 A kwh Event #1 at :07:51,000 Database config Timeplot B Pintg Energi(kWh) Lördag Söndag Måndag Tisdag Onsdag Torsdag Fredag Event #1 at :07:51,000 Database config 19

20 Bilaga. 4. Effektdiagram Kanal C. Kyla avsäkrad 35 A Timeplot kwh C Pintg Energi(kWh) Lördag Söndag Måndag Tisdag Onsdag Torsdag Fredag Kanal D. Kyla avsäkrad 50 A Event #1 at :07:51,000 Database config Timeplot kwh D Pintg Energi(kWh) Lördag Söndag Måndag Tisdag Onsdag Torsdag Fredag Event #1 at :07:51,000 Database config 20