Utvärdering av värmepumpslösning i Ängelholm
1
Utvärdering av värmepumpslösning i Ängelholm Innehållsförteckning Sammanfattning 4 Inledning 7 Förutsättningar och metod 8 Resultat 9 Diskussion 18 2
3
Sammanfattning Utvärdering av värmepumpslösning i Ängelholm Sommaren 2013 bytte det kommunalägda fastighetsbolaget Ängelholmshem uppvärmningsform i en del av sina fastigheter från fjärrvärme till luft-vatten-värmepumpar med fjärrvärme som spets och reserv. Huvudorsaken till bytet till värmepumpar var att Ängelholmshem har ett mål om att minska mängden köpt energi. Totalt installerades 15 värmepumpar för att försörja drygt 40 flerbostadshus i centrala delarna av Ängelholm. Efter installationen av värmepumparna fann Ängelholmshem, Öresundskraft och Svensk Fjärrvärme ett gemensamt intresse i att utvärdera den gjorda investeringen. Utvärderingen har utförts genom att följa driften av värmepumpsanläggningen under hela år 2014. Utfallet har sammanställts och visar på kostnaden för det nu gällande fallet där fastigheterna värms med värmepumpar och nyttjar fjärrvärme som spets och reserv. Som jämförelse har också beräknats kostnaderna för ett fall då man istället hade värmt hela fastighetsbeståndet med enbart fjärrvärme. Skillnaden i kostnad mellan de två alternativen har gett den årliga driftnyttan för värmepumpsinstallationen vilken ställts i relation till investeringen i anläggningen på ca 8 Mkr (inkl moms). En beräkning har även gjorts för ett tänkt vädermässigt normalår tillsammans med ett exkluderande av de driftstörningar som skett under året. Även i detta fall har beräknats en årlig driftnytta som ställts mot investeringen. Ett antal tekniska data från utvärderingen redovisas i tabell S1 nedan. Fastigheternas samlade värmebehov inklusive varmvatten uppgick år 2014 till knappt 2,7 GWh. Då 2014 var ett förhållandevis varmt år ges ett något högre behov för ett normalår (3,1 GWh). Värmepumparna täckte ca 90 % av värmebehovet, resterande 10 % täcktes med fjärrvärme. För varje insatt el-energi i värmepumparna generades 2,3 enheter värme (vilket framgår av COP-värdet). Värmepumparnas effekttäckning uppgick 2014 till 38 %, medan motsvarande för ett normalår beräknas till knappt 50 %. Orsaken till den lägre nivån för 2014 är driftstörningar som uppstod samtidigt med kall väderlek, något som tillfälligt ökade behovet av fjärrvärme. Tabell S1 Jämförelse av driftutfall för 2014 med ett normalår 2014 Normalår Enhet Värmebehov 2 656 3 115 MWh - Varav VP 2 311 2 798 MWh - Varav FV 345 317 MWh Energitäckning VP 87 % 90 % Elförbrukning VP 1 010 1 223 MWh COP VP 2,3 2,3 Max effektbehov 727 771 MW Max FV 450 392 MW Effekttäckning VP 38 % 49 % Från utvärderingen ges det ekonomiska utfallet enligt tabell S2 nedan. Här framgår att den årliga driftnyttan för värmepumparna uppgår till knappt 150 000:- (inkl moms) för år 2014 och knappt 240 000:- (inkl moms) för ett normalår. Satt i relation till investeringen ges här en rak avskrivningstid på 55 respektive 34 år. Huvudorsaken till skillnaden mellan åren är att beräkningen för ett normalår exkluderar de driftstörningar som skett hos värmepumparna under år 2014. 4
Tabell S2 Jämförelse av uppvärmningsalternativen luft-vatten-värmepump och fjärrvärme för år 2014 respektive för ett normalår (inkl moms) Alternativ värmepump med fjärrvärme som spets och reserv 2014 Normalår Årskostnad 1 913 373 2 124 374 Kr/år Investering 8 131 250 8 131 250 kr Alternativ Fjärrvärme Beräknad årskostnad 2 060 821 2 362 902 Kr/år Årlig driftnytta med värmepump 147 448 238 528 Kr/år Nuvärde, 20 år / 7 % real kalkylränta -6 569 180-5 604 286 kr Återbetalningstid, rak pay off 55 34 År Utvärderingen visar att Ängelholmshems mål om att minska mängden köpt energi har uppfyllts. Denna har sjunkit till omkring hälften, vilket också var det man kalkylerade med initialt. Samtidigt visar utvärderingen att det ekonomiska utfallet blivit tydligt sämre jämfört med kalkylerna. Nedan beskrivs de faktorer som bedömts ha haft störst påverkan på det ekonomiska utfallet. En faktor framgår direkt genom att jämföra utfallet för 2014 med det beräknade utfallet för ett normalår. Att normalåret ger ett bättre resultat beror i huvudsak på att vi här har exkluderat de driftstörningar som skett under året. När värmepumparna inte kunnat leverera fullt ut har fjärrvärme gått in och täckt upp behovet. Detta ger, åtminstone under perioden november-mars, en högre rörlig kostnad och en sänkt driftnytta. Nästa viktiga faktor för det ekonomiska utfallet utgörs av värmepumparnas prestanda. Här avses COP-värdet (Coefficient Of Performance) som beräknas genom kvoten mellan genererad värme och insatt el-energi. Att denna visat sig vara relativt låg i verklig drift ger att mer el krävts för att generera samma mängd värme, vilket resulterat i en högre elkostnad och en lägre driftnytta. Den viktigaste orsaken till värmepumparnas relativt sett låga COP-värde har bedömts vara behovet av höga framledningstemperaturer i värmesystemet. Avslutningsvis gäller att man nu i efterhand kan konstatera att värmepumparna under året körts på ett icke ekonomiskt optimalt sätt. Detta då det nu står klart att den rörliga kostnaden under perioden juni till augusti är lägre för fjärrvärme än motsvarande för värmepumparna. Om Ängelholmshem framöver väljer att nyttja fjärrvärme framför värmepumpar under juni, juli och augusti kommer detta att ge en årlig besparing på omkring 100 000:- (inkl moms). Detta skulle sänka avskrivningstiden till 33 respektive 24 år för utfallet år 2014 och utfallet för ett normalt år utan driftstörningar. Det bör betonas här att för projektets del har det varit mycket värdefullt att denna optimering inte gjorts under året där utvärderingen skett. På så vis har det blivit möjligt att skapa en fullständig bild över prestandan på värmepumparna under alla delar av året. Detta har också möjliggjort att man nu kan kvantifiera nyttan av att växla mellan de olika uppvärmningsalternativen under olika delar av året. Några ytterligare punkter som bör nämnas kring denna utvärdering är att ingen hänsyn har tagits till möjliga underhållskostnader för värmepumpsanläggningen. Orsaken är att dessa inte har kunnat fångas på ett objektivt sätt genom att enbart studera anläggningen under ett år. Vidare gäller att det elpris som använts i utvärderingen är det faktiska pris som Ängelholmshem avtalat för just denna anläggning. Priset är högre än vad man har möjlighet att erhålla om ett nytt avtal tecknas idag. Avslutningsvis kan sägas att investeringskalkylen innehöll ett antal felaktigheter när det gällde att 5
beräkna kostanden för fjärrvärme som spets. Detta kan ses som en indikation på de svårigheter som föreligger för fjärrvärmens intressenter att förstå och på rätt sätt kalkylera kostnaden för fjärrvärme, vilket hänger samman med en till vissa delar komplex struktur i fjärrvärmens prissättning. Avslutningsvis följer reflektioner kring projektet från de tre finansiärerna. Vi har fått en breddad syn. Sannolikt ska vi jobba med energisparfrågor på ett något annat sätt, inte självklart genom att komplettera med andra resurser. I fjärrvärmeområden bör vi nog jobba betydligt mer med injusteringar, ventilationsflöden, optimering, frånlutftsvärmeväxlare etc. Dessa alternativ bör fungera bättre ihop med produkten fjärrvärme. Vi har också sett att vi ska stänga av värmepumparna sommartid Benth Jensen, VD Ängelholmshem Vi är mycket nöjda med att vi har lyckats genomföra detta projekt i nära samarbete med vår kund. Vi hoppas också resultatet ger vägledning för andra fastighetsägare Lars-Inge Persson, Chef affärsområde Kraft och Värme Öresundskraft Vi ser det som viktigt att resultatet från denna, och ytterligare liknande utvärderingar sprids till så många intressenter som möjligt på värmemarknaden. Vi noterar också behovet för fjärrvärmeföretagen att ha rätt prismodell för att kunna svara upp mot kunder som väljer denna lösning Sonya Trad, Områdesansvarig Statistik och Marknad Svensk Fjärrvärme 6
Inledning Sommaren 2013 bytte det kommunalägda fastighetsbolaget Ängelholmshem uppvärmningsform i en del av sina fastigheter från fjärrvärme till luft-vatten-värmepumpar med fjärrvärme som spets och reserv. Totalt installerades 15 värmepumpar för att försörja drygt 40 flerbostadshus i centrala delarna av Ängelholm. Värmepumparna är av märket Mitsubishi med en maximal effekt på 60 kw. I installationen ingick även en ackumulatortank för varmvattnet med syfte att täcka topplastbehovet under exempelvis morgontimmarna. Huvudorsaken till bytet till värmepumpar var att Ängelholmshem har ett mål om att minska mängden köpt energi. Detta härstammar från att företaget anslutit sig till SABO-företagens mål om att minska energianvändningen med 20 % fram till år 2016 (Skåne-initiativet). Till detta kan läggas att investeringskalkylerna angav acceptabel lönsamhet med en rak avskrivningstid på under 10 år. Efter installationen av värmepumparna fann Ängelholmshem, Öresundskraft och Svensk Fjärrvärme ett gemensamt intresse i att utvärdera den gjorda investeringen. Ett argument för Ängelholmshem att genomföra en utvärdering var att skaffa sig ett förbättrat beslutsunderlag för en eventuell fortsatt konvertering av uppvärmningssystemen i fastighetsbeståndet. För Öresundskraft del handlade det om att man anser det fel att fokusera på köpt energi. Därför önskade man en jämförande studie för att undersöka om det möjligen kunde vara motiverat utifrån ekonomiska termer. För Svensk Fjärrvärmes del handlade det i första hand om att skapa en ökad kunskap i branschen kring de tekniska och ekonomiska förutsättningarna för värmepumpar. Projektet är finansierat av Ängelholmshem, Öresundskraft och Svensk Fjärrvärme. Till projektet har även knutits företaget CSAB som ansvarat för installationen av de aktuella värmepumparna i Ängelholm. 7
Förutsättningar och metod Utvärdering av värmepumpslösning i Ängelholm Utvärderingen ska utgå ifrån dagsläget och kommer därmed att spegla de ekonomiska förutsättningarna för att genomföra en värmepumpsinstallation idag. Därmed kommer utvärderingen inte att utvärdera beslutsunderlaget för den redan genomförda investeringen (här kan nämnas att exempelvis parametrar som elpris och fjärrvärmens prislista ändrats sedan upprättandet av beslutsunderlaget). Analysen utförs genom att följa driften av värmepumpsanläggningen under hela år 2014. Utfallet sammanställs och ger kostnaden för det nu gällande fallet där fastigheterna värms med värmepumpar och nyttjar fjärrvärme som spets och reserv. Som jämförelse beräknas kostnaderna för ett fall då man istället hade värmt hela fastighetsbeståndet med enbart fjärrvärme. Beräkningen genomförs genom att nyttja den uppmätta värmeförbrukningen under 2014 tillsammans med den aktuella prislistan för fjärrvärme i Ängelholm. Observera att tidigare statistik över fjärrvärmeförbrukningar eller kostnader inte används som referens. Detta då Ängelholmshem i samband med installationen av värmepumpar även utförde ytterligare investeringar och justeringar i fastigheternas värmesystem (bl a nya termostater) vilket gör att historisk data inte är relevant. Resultatet översätts även till situationen för ett vädermässigt normalår. För utvärderingen nyttjas inhämtat data på timnivå över värmeleveransen från värmepumparna och från fjärrvärmenätet, tillsammans med elförbrukningen hos värmepumparna. Med hjälp av denna information beräknas anläggningens värmefaktor (COP = genererad värme / förbrukad el) som en funktion av utetemperaturen (data om utetemperaturen hämtas från Öresundskraft). Därigenom skapas kunskap om anläggningens prestation vid verklig drift. Statistik över värmeleveransen från värmepumparna inhämtas från Ängelholmshem, medan statistik om el- och fjärrvärmeförbrukning inhämtas från Öresundskraft. Värmeproduktionen från värmepumparna mäts med hjälp av en mätare för producerat varmvatten och en mätare för produktion av värme för uppvärmning. Den årliga kostnadsbesparingen som uppnås med värmepumparna jämfört med enbart fjärrvärme ställs därefter mot den aktuella investeringskostnaden, vilken uppgick till drygt 8,1 Mkr inklusive moms. Detta inkluderar alla de kostnader som är förknippade med värmepumpsinstallationen inklusive ackumulatortank och elanslutning. Utfallet beskrivs både som en nuvärdesberäkning med en avskrivningstid på 20 år och en real kalkylränta på 7 % samt som en rak pay-off. I utvärderingen har inte ingått att studera underhållskostnader för uppvärmningsalternativen. För att få en korrekt bild av denna del hade det krävts en utvärdering över flera år. Totalt sett bör dessa kostnader vara små, dock inte försumbara. Läsaren uppmanas att hålla detta i minnet vid studerandet av resultaten. Vidare kan nämnas att det i projektet inte ingått att beräkna miljöpåverkan för de två uppvärmningsalternativen. Normalår För detta projekt har samlats in temperaturstatistik för Ängelholm för nio år, 2006-2014. Av dessa är 2014 det klart varmaste året med totalt knappt 2 600 uppmätta graddagar. Genomsnittet av de nio ingående åren är knappt 3 100 graddagar. I analysen har ingått att beräkna det ekonomiska utfallet för både år 2014 och för ett normalår. Normalåret är skapat genom att studera det genomsnittliga antalet graddagar för varje månad. Därefter har temperaturserien för den verkliga månad som ligger närmast genomsnittet valts ut för att representera temperaturen för normalåret i denna månad. Detta har upprepats för årets alla tolv månader för att ge ett normalår med totalt 3 100 graddagar och en lägsta temperatur på -6,5 0 C. Normalåret beskrivs härigenom med en temperatur för varje dygn under året. Denna har senare använts för att beräkna värmebehov, värmeproduktion från värmepumparna, elbehov samt behov av spetsvärme under normalåret. 8
Resultat Nedan presenteras resultat från utvärderingen. Under rubriken Teknik beskrivs fastigheternas värmebehov, värmepumparnas prestanda och samspelet mellan värmepumpar och fjärrvärme. I detta kapitel tas även fram samband mellan utetemperatur och de ovan nämnda tekniska parametrarna. Detta används därefter tillsammans med historisk data över klimatet i Ängelholm för att skapa en bild av värmeproduktionen ett normalår. För analysen av ett normalår exkluderas även de driftstörningar som förekommit under året. Under rubriken Ekonomi beskrivs därefter det ekonomiska utfallet av investeringen i värmepumpar. Beskrivningen ges både för 2014 och för ett normalår. Teknik Inledningsvis ges en beskrivning av utfallet per månad och helår för år 2014 i tabell 1. Här framgår att det totala värmebehovet uppgick till 2 656 MWh, varav 87 % försörjdes med värme från värmepumparna. Under hela perioden mars-oktober låg såväl energi- som effekttäckningen klart över 90 %. I december månad var energi- och effekttäckningen som lägst (68 respektive 38 %). Detta beror till stor del på driftstörningar hos 4 av 15 värmepumpar som pågick under en stor del av månaden. Prestandan för värmepumparna (COP-värdet) uppgick på årsbasis till 2,3 och varierade från 1,8 till 2,9. Bäst prestanda kan noteras för höst och vår. Den lägsta nivån från augusti beror främst på driftstörningar som sannolikt även gav upphov till mätfel. Tabell 1 Utfall per månad år 2014 för fastigheternas uppvärmningssystem med luft-vatten-värmepumpar samt fjärrvärme som spets och reserv Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dec År Värmebehov 420 332 299 229 173 100 78 73 115 217 276 356 2656 MWh - Varav VP 329 286 277 219 171 97 76 70 108 210 238 241 2311 MWh - Varav FV 91 46 22 10 2 4 2 3 6 7 38 114 345 MWh Energitäckning VP 78 86 93 96 99 96 97 96 95 97 86 68 87 % Elförbrukning VP 158 128 128 89 66 42 32 39 46 73 95 120 1010 MWh COP VP 2,1 2,2 2,2 2,5 2,6 2,3 2,4 1,8 2,3 2,9 2,5 2,0 2,3 Max effektbehov 727 598 517 432 358 177 143 156 293 386 524 725 - kw/d Varav VP 425 504 487 400 356 175 141 150 283 375 358 275 - kw/d Varav FV 302 94 30 32 2 2 2 6 10 11 165 450 - kw/d Effekttäckning VP 58 84 94 93 99 99 99 96 97 97 52 38 - % 9
Fastigheternas samlade värmebehov bestäms genom summan av genererad energi från värmepumparna och använd fjärrvärme. Som tidigare beskrivits hämtas data för värmepumparna från två mätare, en som mäter genererad värme för tappvarmvatten och en för uppvärmning. Detta läggs samman med data från en mätare för använd fjärrvärme. Resultatet per dygn har plottats in mot aktuell utetemperatur i figur 1. Utifrån det faktiska utfallet har även skapats ett samband som genererar fastigheternas samlade effektsignatur. Av figuren framgår att ett mindre antal punkter avviker kraftigare från signaturen. Detta gäller främst ett 10-tal punkter i temperaturspannet 0-5 0 C och ungefär lika många punkter i intervallet 15-20 0 C. Orsakerna till dessa avvikelser är främst mätfel eller att leveransen från värmepumparna varit lägre än förväntat samtidigt som fjärrvärmen i dessa fall inte nyttjats som reserv. Dessa värden har exkluderats vid upprättandet av fastigheternas effektsignatur. Som helhet kan sägas att dessa cirka 20 värden utgör en minoritet och att merparten av data faller mycket väl in i det beräknade sambandet. 900 800 700 600 500 400 300 200 100 Värmebehov som funktion av utetemperatur 2014 kw dygnsmedel Normalår 0-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 C (dygnsmedel) Figur 1 Fastigheternas värmebehov som funktion av utetemperaturen. Grå prickar avser faktiskt uppmätt dygnsmedeleffekt under 2014, medan röda prickar tagits fram som genom ett samband skapat av utfallet för 2014 Nästa del i teknikutvärderingen har varit att utvärdera levererad effekt uppdelat på värmepumparna och fjärrvärmen. Dessa framgår i figur 2 (värmepumpar) och 3 (fjärrvärme). Även i dessa figurer visas det faktiska utfallet för 2014 genom grå punkter, medan ett framtaget samband beskrivs med röda punkter. Av figuren framgår tydligt att värmepumparna vid normal drift klarar att täcka hela effektbehovet ned till en temperatur av omkring 1 0 C. Vid lägre temperaturer faller det möjliga effektuttaget från värmepumparna under fastigheternas behov vilket skapar ett behov av spetslast i form av fjärrvärme. Detta görs tydligt genom de röda punkterna i figur 3, som visar hur behovet av fjärrvärme ökar när temperaturen understiger 1 0 C. Utöver spetslast är fjärrvärmens uppgift även att fungera som reservlast, dvs att täcka upp för tillfällen när värmepumparna inte levererar förväntad effekt. Av utfallet för 2014 framgår att detta inträffat vid ett flertal tillfällen och då främst i temperaturintervallet 0-5 0 C. Till viss del beror detta på att en av alla ingående fastigheter vid ingången av 2014 fortfarande helt försörjdes med fjärrvärme. Detta resulterade i att fjärrvärmeförbrukningen under en längre period låg kring 30-50 kw vid normaldrift. Efter cirka 2 månader justerades detta varför fjärrvärmebehovet vid normaldrift sjönk till en mycket låg nivå (<10 kw) för temperaturer över 1 0 C. Den största orsaken är dock driftstörningar hos värmepumparna, och då främst de värmepumpar som är avsedda att generera värme för tappvarmvatten. Under sammanlagt cirka 40 dagar har dessa fyra värmepumpar stått still, 10
eller levererat mycket lite värme. Den främsta orsaken har varit ett fel i styrsystemet där man avsett att vid en viss temperatur låta dessa värmepumpar gå över och generera värme för uppvärmning. Vid dessa fall har värmepumparna istället stannat, alternativt har de inte som avsett gått tillbaka till att generera värme för varmvatten när utomhustemperaturen stigit. Det längsta stoppet varade under 14 dagar och det kortaste under endast en dag. Viktigt att notera är att detta fel bland annat inträffade under de kallaste dagarna under året, vilket då tydligt förstärkt behovet av effekt från fjärrvärmen. Utnyttjande av VP som funktion av utetemperatur 2014 800 700 600 500 400 300 200 100 kw dygnsmedel Normalår 0-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 C (dygnsmedel) Figur 2 Levererad värme från värmepumparna som funktion av utetemperaturen. Grå prickar avser faktiskt uppmätt dygnsmedeleffekt under 2014, medan röda prickar tagits fram genom ett samband skapat av utfallet för 2014 Utnyttjande av FV som funktion av utetemperatur 2014 800 700 600 500 400 300 200 100 kw dygnsmedel Normalår 0-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 C (dygnsmedel) Figur3 Använd fjärrvärme som funktion av utetemperaturen. Grå prickar avser faktiskt uppmätt dygnsmedeleffekt under 2014, medan röda prickar tagits fram genom ett samband skapat av utfallet för 2014 11
Avslutningsvis redovisas även beräknad prestanda (COP) för värmepumparna. Beräkningen har skett genom att dividera dygnsmedeleffekten av värmeförbrukningen med dygnsmedeleffekten av elförbrukningen. Utfallet för 2014 och ett framtaget samband redovisas i figur 4. Här framgår ett mer komplext samband där den linjära relationen mellan COP-värde och utomhustemperaturen bryter vid ett flertal punkter. Orsaken är att COP-värdet, förutom att påverkas av utomhustemperaturen, också beror på framledningstemperaturen för tappvarmvatten och för uppvärmning samt på relationen mellan mängden genererad värme för tappvarmvatten respektive uppvärmning. Framledningstemperaturen för tappvarmvattnet hålls i stort sett konstant under året på en nivå kring 63 0 C. Orsaken till den relativt höga temperatuturen är att man har betydande temperaturförluster i nätet som förser de dryga 40 fastigheterna med värme och varmvatten och att denna utgångsnivå krävs för att hålla >50 0 C vid alla tappställen. Framledningstemperaturen för uppvärmning ligger betydligt lägre och följer utomhustemperaturen. Vid en utetemperatur av 0 0 C ligger framledningstemperaturen kring 50 0 C. Man kan konstatera att de högsta månadsvärdena för värmepumparnas COP inträffar under vår och höst. Under dessa månader kräver huset en relativt stor andel värme för uppvärmning jämfört med andelen värme till tappvarmvattnet, samtidigt är utomhustemperaturen högre och framledningstemperaturen lägre än under vintern. Under sommaren sjunker andelen värme för uppvärmning för att till slut upphöra. Detta ger att andelen värme för tappvarmvatten ökar, vilket får till följd att värmepumparnas COP-värde sjunker. Knappt 20 punkter (dvs 20 dygn) uppvisar COP-värden under 1,5, vilka anses som inkorrekta. Orsaken är i vissa fall mätfel, och i andra fall driftstörningar. Vid framtagandet av sambandet (röda punkter) har dessa värden exkluderats. 3,5 COP som funktion av utetemperatur 2014 Normalår 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 C (dygnsmedel) Figur 4 Luft-vatten-värmepumparnas prestanda (COP-värde). Grå prickar avser faktiskt utfall under 2014, medan röda prickar tagits fram genom ett samband skapat av utfallet för 2014 12
Ekonomi I detta kapitel redovisas det ekonomiska utfallet för såväl år 2014 som för ett normalår. Utfallet beräknas för nuvarande värmesystem, dvs luft-vatten-värmepumpar med fjärrvärme som spets och reserv, samt för ett fall med enbart fjärrvärme. Den årliga kostnaden för dessa båda fall jämförs och ställs mot investeringen i värmepumpslösningen. I hela detta avsnitt redovisas priser och kostnader inklusive moms. Detta då Ängelholmshem inte är momspliktigt. Priser avser genomgående aktuella nivåer för år 2014. 2014 I tabell 2 redovisas utfallet för år 2014 för det befintliga uppvärmningssystemet, dvs luft-vattenvärmepumpar med fjärrvärme som spets och reserv. Kostnaderna utgörs av elkostnad för driften av värmepumparna samt kostnad för förbrukad fjärrvärme. Elkostnaden beräknas utifrån gällande elhandelsavtal som Ängelholmshem tecknat specifikt för värmepumpsanläggningen samt av aktuella elnätspriser för det valda elnätsabonnemanget (elnätsägare i Ängelholm är Öresundskraft). Fjärrvärmepriset i Ängelholm byggs upp av en energidel, där priset varierar över tre säsonger, en effektdel, som baseras på årets högsta dygnsmedelförbrukning samt en flödesdel, som baseras på fjärrvärmeflödet under perioden november-mars (fjärrvärmeverksamheten i Ängelholm ägs av Öresundskraft). Årskostnaden uppgår till drygt 1,9 Mkr, varav 1,4 Mkr utgörs av elkostnaden och 0,5 Mkr utgörs av fjärrvärmekostnaden. Ett genomsnittligt pris på värmen beräknas till 72 öre/kwh. Tabell 2 Ekonomiskt utfall med befintligt uppvärmningssystem, dvs luft-vatten-värmepumpar med fjärrvärme som spets och reserv för år 2014 El till värmepumpar Årskostnad Elförbrukning 1 009 719 kwh/år Elhandelspris inkl skatt 1,078 kr/kwh 1 087 972 Elnät, fast 146 140 kr/år 146 140 Elnät, rörligt 0,185 kr/kwh 186 798 Fjärrvärme Energiförbrukning 345 067 kwh/år -Vinter 310 847 kwh Pris, vinter 0,74 kr/kwh 228 628 -Vår/höst 25 340 kwh Pris, vår/höst 0,45 kr/kwh 11 346 -Sommar 8 880 kwh Pris, sommar 0,18 kr/kwh 1 554 Effektuttag 450 kw Effektpris fast 36 691 kr/år 36 691 Effektpris rörligt 395 kr/kw 177 525 Fjärrvärmeflöde nov-mars 7 771 m3 Flödespris, nov-mars 4,73 kr/m3 36 719 Beräknad årskostnad 1 913 373 13
I tabell 3 beskrivs utfallet för år 2014 för det alternativa uppvärmningssystemet, dvs enbart fjärrvärme. Uppbyggnaden av fjärrvärmepriset har beskrivits ovan. En skillnad mot ovan står att finna i effektpriset. I fallet med enbart fjärrvärme kommer effektbehovet att vara högre, detta ger ett högre fast pris, men samtidigt ett lägre rörligt pris i kr/kw. I övrigt är prisnivåerna för fjärrvärmeleveransen de samma oavsett om den ligger som spets eller om den är avsedd att täcka hela värmebehovet. Totalkostnaden beräknas till knappt 2,1 Mkr, med ett genomsnittligt pris för värmen på 78 öre/kwh. Tabell 3 Ekonomiskt utfall för alternativt uppvärmningssystem, dvs enbart fjärrvärme för år 2014 Fjärrvärme Årskostnad Energiförbrukning 2 656 231 kwh/år -Vinter 1 670 606 kwh Pris, vinter 0,74 kr/kwh 1 228 730 -Vår/höst 733 505 kwh Pris, vår/höst 0,45 kr/kwh 328 427 -Sommar 252 121 kwh Pris, sommar 0,18 kr/kwh 44 121 Effektuttag 727 kw Effektpris fast 84 691 kr/år 84 691 Effektpris rörligt 299 kr/kw 216 979 Fjärrvärmeflöde nov-mars 33 412 m3 Flödespris, nov-mars 4,73 kr/m3 157 872 Beräknad årskostnad 2 060 821 Avslutningsvis i tabell 4 ställs det ekonomiska utfallet för de två uppvärmningsalternativen mot varandra och jämförs med investeringen i luft-vatten-värmepumpslösningen. Utifrån det faktiska utfallet för år 2014 erhålls en årlig driftnytta för värmepumparna på knappt 150 000 kr/år. När detta ställs mot investeringen på ca 8,1 Mkr ges en rak återbetalningstid på 55 år. Med antagande om en avskrivningstid på 20 år och en real kalkylränta på 7 % ges ett nettonuvärde på -6,5 Mkr. Tabell 4 Jämförelse av uppvärmningsalternativen luft-vatten-värmepump och fjärrvärme för år 2014 Alternativ värmepump med fjärrvärme som spets och reserv Årskostnad 1 913 373 Kr/år Investering 8 131 250 kr Alternativ Fjärrvärme Beräknad årskostnad 2 060 821 Kr/år Årlig driftnytta med värmepump 147 448 Kr/år Nuvärde, 20 år / 7 % real kalkylränta -6 569 180 kr Återbetalningstid, rak pay off 55 År 14
Normalår Under rubriken Förutsättningar och metod har beskrivits det tillvägagångssätt som använts för att bestämma dygnstemperaturer under ett normalår i Ängelholm. Detta har tillsammans med de samband som tagits fram ovan i Resultat Teknik för värmebehov, värmeproduktion från värmepumparna etc gett ett driftutfall för ett normalår. I tabell 5 jämförs driftutfallet för 2014 med det beräknade utfallet för ett normalår. År 2014 var ett betydligt varmare år än normalt vilket ger att fastigheternas värmebehov också stannade vid 85 % jämfört med ett normalår. Även effektbehovet var lägre för 2014, cirka 95 % av ett normalår. Trots detta beräknas behovet av fjärrvärme vara lägre för ett normalår, vilket gäller för såväl energi som effekt. Orsaken är att driftutfallet för ett normalår beräknats utan hänsyn till möjliga driftstörningar i värmepumpsanläggningen. Dvs att för normalåret har fjärrvärmen endast behövt användas som spets, medan den för 2014 behövts både för spets och som reserv. Tabell 5 Jämförelse av driftutfall för 2014 med ett normalår 2014 Normalår Enhet Värmebehov 2 656 3 115 MWh - Varav VP 2 311 2 798 MWh - Varav FV 345 317 MWh Energitäckning VP 87 % 90 % Elförbrukning VP 1 010 1 223 MWh COP VP 2,3 2,3 Max effektbehov 727 771 MW Max FV 450 392 MW Effekttäckning VP 38 % 49 % På samma sätt som för år 2014 beskrivs det ekonomiska utfallet för ett normalår genom tabellerna 6-8. På grund av ett större värmebehov ökar värmekostnaden vid ett normalår för bägge uppvärmningsalternativen. Genomsnittspriset sjunker dock något mer för värmepumpsalternativet (till 68 öre/kwh) jämfört med fjärrvärmealternativet (76 öre/kwh). Detta ger också att den årliga driftnyttan ökar till 238 000 kr/år, en ökning med 60 % jämfört med utfallet år 2014. En rak avskrivningstid ges här till 34 år och ett nettonuvärde beräknas till -5,6 Mkr. Orsakerna till ett bättre ekonomiskt främst det faktum att alla driftstörningar hos värmepumparna exkluderats ur beräkningen av utfallet för ett normalår. 15
Tabell 6 Ekonomiskt utfall med befintligt uppvärmningssystem, dvs luft-vatten-värmepumpar med fjärrvärme som spets för ett normalår El till värmepumpar Årskostnad Elförbrukning 1 222 861 kwh/år Elhandelspris inkl skatt 1,078 kr/kwh 1 317 632 Elnät, fast 146 140 kr/år 146 140 Elnät, rörligt 0,185 kr/kwh 226 229 Fjärrvärme Energiförbrukning 317 082 kwh/år -Vinter 263 835 kwh Pris, vinter 0,74 kr/kwh 194 050 -Vår/höst 31 168 kwh Pris, vår/höst 0,45 kr/kwh 13 955 -Sommar 22 080 kwh Pris, sommar 0,18 kr/kwh 3 864 Effektuttag 392 kw Effektpris fast 36 691 kr/år 36 691 Effektpris rörligt 395 kr/kw 154 646 Fjärrvärmeflöde nov-mars 6 596 m3 Flödespris, nov-mars 4,73 kr/m3 31 165 Beräknad årskostnad 2 124 374 Tabell 7 Ekonomiskt utfall för alternativt uppvärmningssystem, dvs enbart fjärrvärme för ett normalår Fjärrvärme Årskostnad Energiförbrukning 3 115 266 kwh/år -Vinter 1 929 284 kwh Pris, vinter 0,74 kr/kwh 1 418 988 -Vår/höst 877 529 kwh Pris, vår/höst 0,45 kr/kwh 392 914 -Sommar 308 453 kwh Pris, sommar 0,18 kr/kwh 53 979 Effektuttag 771 kw Effektpris fast 84 691 kr/år 84 691 Effektpris rörligt 299 kr/kw 230 012 Fjärrvärmeflöde nov-mars 38 586 m3 Flödespris, nov-mars 4,73 kr/m3 182 317 Beräknad årskostnad 2 362 902 16
Tabell 8 Jämförelse av uppvärmningsalternativen luft-vatten-värmepump och fjärrvärme för ett normalår Alternativ värmepump med fjärrvärme som spets och reserv Årskostnad 2 124 374 Kr/år Investering 8 131 250 kr Alternativ Fjärrvärme Beräknad årskostnad 2 362 902 Kr/år Årlig driftnytta med värmepump 238 528 Kr/år Nuvärde, 20 år / 7 % real kalkylränta -5 604 286 kr Återbetalningstid, rak pay off 34 År 17
Rörlig energikostnad (öre/kwh) Utvärdering av värmepumpslösning i Ängelholm Diskussion I inledningen nämndes att Ängelholmshems huvudsakliga mål med investeringen i värmepumpar var att uppfylla Skåneinitiativet som stipulerar en sänkning av mängden köpt energi. Utvärderingen visar att denna andel sjunkit till omkring hälften vilket också var det man kalkylerade med. Därmed kan sägas att detta mål är uppfyllt. Samtidigt visar utvärderingen att det ekonomiska utfallet blivit tydligt sämre jämfört med kalkylerna. Dessa kalkyler visade på en rak avskrivningstid på under 10 år. Med utfallet för 2014 ges istället en rak avskrivningstid på 55 år (vid en uppskattat normal väderlek och ett exkluderande av de driftstörningar som förekommit under året ges avskrivningstiden 34 år). Vilka faktorer har störst påverkan på det ekonomiska utfallet? Den första framgår direkt genom att jämföra utfallet för 2014 med det beräknade utfallet för ett normalår. Att normalåret ger ett bättre resultat beror i huvudsak på att vi här har exkluderat de driftstörningar som skett under året. När värmepumparna inte kunnat leverera fullt ut har fjärrvärme gått in och täckt upp behovet. Uppskattningsvis hälften av den fjärrvärme som förbrukats under 2014 har ersatt värmepumparna vid driftstörningar (den andra hälften har fungerat som spets). Detta ger, åtminstone under perioden november-mars, en högre rörlig kostnad. Samtidigt förstärks detta när driftstörningar uppstår samtidigt som det är mycket kallt ute. Detta då kostnaden för fjärrvärmens effektdel genom detta ökar. Nästa viktiga faktor för det ekonomiska utfallet utgörs av värmepumparnas prestanda. Här avses COP-värdet (Coefficient Of Performance) som beräknas genom kvoten mellan genererad värme och insatt el-energi. Att denna visat sig vara relativt låg i verklig drift ger att mer el krävts för att generera samma mängd värme, vilket resulterat i en högre elkostnad. I kapitlet Resultat har beskrivits hur värmepumparnas prestanda påverkas av såväl utetemperatur som framledningstemperatur för varmvatten och uppvärmning. Detta ger totalt sett ett tämligen komplext samband, något som naturligtvis skapar svårigheter i att förutse denna parameter. På grund av att värmepumparna i det här fallet genererar värme till ett rörsystem som förser över 40 fastigheter med värme och varmvatten krävs här relativt sett höga framledningstemperaturer, och som en av projektdeltagarna konstaterade: Höga framledningstemperaturer käkar COP. Avslutningsvis gäller att man nu i efterhand kan konstatera att värmepumparna under året körts på ett icke ekonomiskt optimalt sätt. Detta då det nu står klart att den rörliga kostnaden under perioden juni till augusti är lägre för fjärrvärme än motsvarande för värmepumparna. Detta framgår också av figur 5 som redovisar hur kostnaden för en kwh värme varierar över året. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Värmepump (el+rörligt elnät) Fjärrvärme (energi+flöde) 0 jan feb mar apr maj jun jul aug sep okt nov dec Figur 5 Rörlig kostnad för en kwh värme från värmepump respektive fjärrvärme (inkl moms) Figuren visar att kostnaden för att generera värme från värmepumparna är relativt lika, medan kostnaden för fjärrvärme skiljer sig kraftigt åt över året. Detta ger att under perioden november till mars är värmepumparnas rörliga kostnad lägst. Här bör också nämnas att effektkostnaden för fjärrvärmen inte finns med i figuren, då denna endast styrs av det högsta effektuttaget under året. Det är dock troligt att detta infaller under vinterperioden och därmed kan kostnaden för fjärrvärme under vinterperioden ses som högre än vad som anger i figuren. Situationen är omvänd under 18
perioden juni till augusti, dvs att kostnaden för fjärrvärme är lägre än för värmepumparna. Övriga fyra månader är skillnaden liten. Om Ängelholmshem framöver väljer att nyttja fjärrvärme framför värmepumpar under juni, juli och augusti kommer detta att ge en årlig besparing på omkring 100 000:- (inkl moms). Detta skulle sänka avskrivningstiden till 33 respektive 24 år för utfallet år 2014 och utfallet för ett normalt år utan driftstörningar. Det bör betonas här att för projektets del har det varit mycket värdefullt att denna optimering inte gjorts under året där utvärderingen skett. På så vis har det blivit möjligt att skapa en fullständig bild över prestandan på värmepumparna under alla delar av året. Detta har också möjliggjort att man nu kan kvantifiera nyttan av att växla mellan de olika uppvärmningsalternativen under olika delar av året. Några ytterligare punkter som bör nämnas kring denna utvärdering är att ingen hänsyn har tagits till möjliga underhållskostnader för värmepumpsanläggningen. Orsaken är att dessa inte har kunnat fångas på ett objektivt sätt genom att enbart studera anläggningen under ett år. Vidare gäller att det elpris som använts i utvärderingen är det faktiska pris som Ängelholmshem avtalat för just denna anläggning. Priset är högre än vad man har möjlighet att erhålla om ett nytt avtal tecknas idag. Avslutningsvis kan sägas att investeringskalkylen innehöll ett antal felaktigheter när det gällde att beräkna kostanden för fjärrvärme som spets. Detta kan ses som en indikation på de svårigheter som föreligger för fjärrvärmens intressenter att förstå och på rätt sätt kalkylera kostnaden för fjärrvärme, vilket hänger samman med en till vissa delar komplex struktur i fjärrvärmens prissättning. Avslutningsvis följer reflektioner kring projektet från de tre finansiärerna. Vi har fått en breddad syn. Sannolikt ska vi jobba med energisparfrågor på ett något annat sätt, inte självklart genom att komplettera med andra resurser. I fjärrvärmeområden bör vi nog jobba betydligt mer med injusteringar, ventilationsflöden, optimering, frånlutftsvärmeväxlare etc. Dessa alternativ bör fungera bättre ihop med produkten fjärrvärme. Vi har också sett att vi ska stänga av värmepumparna sommartid Benth Jensen, VD Ängelholmshem Vi är mycket nöjda med att vi har lyckats genomföra detta projekt i nära samarbete med vår kund. Vi hoppas också resultatet ger vägledning för andra fastighetsägare Lars-Inge Persson, Chef affärsområde Kraft och Värme Öresundskraft Vi ser det som viktigt att resultatet från denna, och ytterligare liknande utvärderingar sprids till så många intressenter som möjligt på värmemarknaden. Vi noterar också behovet för fjärrvärmeföretagen att ha rätt prismodell för att kunna svara upp mot kunder som väljer denna lösning Sonya Trad, områdesansvarig Statistik och marknad Svensk Fjärrvärme 19