Fjärrvärmens roll i energisystemet Seminarium Fjärrvärmens roll i ett hållbart Södertälje och Nykvarn, 9 Oktober 2013 Kerstin Sernhed, Grontmij AB
Vad är fjärrvärme?
Fjärrvärmens fördelar i ett systemperspektiv? Bränsleflexibilitet Spillvärme Resurseffektivitet Rökgasrening Verkningsgrad Kraftvärme Sopor Löser andra branschers problem Skalfördelar
Kraftvärme När man gör el i en termisk arbetscykel går det inte att omvandla all termisk energi i arbete och därmed inte heller i elektrisk kraft. (Enligt termodynamikens andra huvudsats) Men om man kombinerar kraftproduktion och värmeproduktion kan man nyttiggöra restvärmen. En modern gaskombianläggning har en verkningsgrad på cirka 60 procent om den bara producerar el I en nyare kraftvärmeanläggning kan en total verkningsgrad på över 90 procent uppnås. Många svenska kraftvärmeverk eldas med naturgas, avfall eller biobränsle (spill från våra skogar). Av den energi som tillförs blir normalt 30-50 procent elenergi och resten värme.
Kraftvärmen i energieffektiviseringsdirektivet (EED) I det nya energieffektiviseringsdirektivet (2012/27/EU) finns en tydlig ansats om att EU-länderna bör premiera kraftvärme. EED innehåller krav på att länderna ska: Genomföra heltäckande bedömningar av den nationella potentialen för högeffektiv kraftvärme, fjärrvärme och fjärrkyla Anta strategier för att uppmuntra till att identifierade potentialer för effektiva värme- och kylsystem beaktas Genomföra nationella kostnads-nyttoanalyser för att underlätta kartläggningen och genomförandet av de mest resurs- och kostnadseffektiva lösningarna för värme och kyla Ställa krav på att en kostnads-nyttoanalys genomförs inför nyinvesteringar i nya tekniska elproduktionsanläggningar med en total införd effekt över 20 MW
Industriell spillvärme Industriell spillvärme Primär tillräcklig temperatur för att kunna användas direkt i nätet Sekundär temperaturen måste höjas med hjälp av värmepump Den industriella spillvärme som används idag kommer till ca 90 % från följande industrikategorier: Massa- och papper Järn- och stål Kemiindustri Raffinaderier Källa: Cronholm, Saxe & Grönkvist, 2009: Spillvärme i industrier och lokaler
Spillvärme från lokaler Generellt är värmeöverskottet från lokaler att betrakta som sekundär spillvärme Värmen som kan tas tillvara kommer från avlopp, frånluft och olika kylprocesser För att utnyttja värmeöverskottet från lokaler krävs stor kreativitet och eventuellt nya former av systemintegration Skolor och kontor använder mest energi av olika lokalkategorier Tittar man på insatt energi per kvadratmeter, ligger dock idrottsanläggningar i topp Energianvändning per kvadratmeter för idrottsanläggningar ligger på 270 kwh/m2 jämfört med skolor 213 kwh/m2, vårdlokaler 218 kwh/m2 och kontor 195 kwh/m2. Källa: Cronholm, Saxe & Grönkvist, 2009: Spillvärme i industrier och lokaler
Kostnad för lokalt respektive centralt producerad värme Skillnad i produktionskostnad } Kostnadsfördel Produktionskostnad Distributionskostnad Produktionskostnad Lokal värmeproduktion Centraliserad värmeproduktion För att fjärrvärmekalkylen ska gå ihop måste kostnadsbesparingen i värmeproduktionen överstiga kostnaderna för distribution av värmen. Källa: Fredriksen & Werner, 1993
Fjärrvärmens infrastrukturella förutsättningar Fjärrvärmens infrastruktur kräver stora investeringar både när det gäller produktionsanläggningar och distributionsnät Fjärrvärmen är inte för alla: På grund av distributionsförluster är det inte kostnadseffektivt att transportera värmen hur långt som helst. Fjärrvärmen passar bättre för tätbebyggda områden med stort värmebehov än för glesbygd. Fler kunder i nätet innebär att fler är med och delar på de fasta kostnaderna. Ej ledningsbundna konkurrenter kan sälja sin produkt punktivis till kunder här och där och punktera marknaden för fjärrvärme Ur ett samhällsekonomiskt perspektiv är det fördelaktigt att använda den infrastruktur som redan finns nedlagd.
Fjärrvärmen är en lokal företeelse med lokala förutsättningar Foto: Gretar Ívarsson, geolog på Nesjavellir
Fjärrvärmens miljövärden Hur miljövänlig fjärrvärmen är beror på: Vilken typ av energikällor/bränslen som används för att framställa värmen - Används bränslen som är restprodukter och som inte kan användas till något annat? (T.ex. Avfall, returträ, biooljor, grenar och toppar, biomal) - Används energiflöden som annars hade gått till spillo? - Är den fossila andelen i bränslemixen liten eller stor? Hur effektiv produktionsanläggningen är Om anläggningen är utrustad med rökgasrening Hur stora distributionsförlusterna är
70 TWh Koldioxid Fuels Swedish, district heating CO 2 (kg/mwh) 350 Wood fuel 60 300 Other 50 250 Industrial surplus heat Waste 40 200 Peat 30 150 Heat pump 20 100 Electrical boilers Coal 10 50 Natural Gas 0 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 0 Oil Årtal Källa: Svensk Fjärrvärme
Umeå en vinterdag på 1960-talet Bild från Umeå Energi
och på 2000-talet Bild från Umeå Energi
Miljövärden: andel fossilt i bränslemix Södertälje 2012: 2 %
Miljövärden koldioxidutsläpp (förbränning + transport) Växthusgasutsläpp Södertälje 2012: 51 g CO 2 ekv/kwh
Miljövärden resursanvändning Södertäljes primärenergifaktor för 2012: 0,21
Avslutande ord Fjärrvärme i sig är en ganska osynlig vara Hög leveranssäkerhet gör att man inte reflekterar särskilt mycket över energitillförseln Nedgrävd infrastruktur Produktionsanläggningarna ligger långt bort Det interna uppvärmningssättet göms ofta i interiören Miljövärdena måste kommuniceras! För att till fullo förstå fjärrvärmens miljövärden måste man har en viss systemförståelse. Fjärrvärmen behöver värmeunderlag/hög anslutningsgrad Fjärrvärmen behöver ambassadörer om den ska kunna vara en del i utvecklingen av ett hållbart samhälle
Tack! Kontaktuppgifter: E-mail: Kerstin.Sernhed@grontmij.com Telefon: 010-480 21 21
Primärenergifaktor Fjärrvärmens miljövärden jämfört med andra uppvärmningssätt 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Direktverkande el Luftvärmepump Berg/jordvärmepump Fjärrvärme - bio Fjärrvärme - fossil Oljepanna Källa: Energimyndigheten, 2008. Koldioxidvärdering av energianvändning. Vad kan du göra för klimatet?
Resurseffektivitet, Primärenergifaktor Koldioxidekv energiomvandling [g CO2ekv/kWh] Koldioxidekv produktion och transport av bränslet [g CO2ekv/kWh] Andel fossilt Stenkol 1,15 357 28 1 EO1 1,11 270 21 1 EO2 1,11 280 21 1 EO3-5 1,11 280 21 1 Naturgas 1,09 207 40 1 Övrigt fossilt 1,11 280 21 1 Industriell spillvärme 0,00 0 0 0 Avfall 0,04 97 4 0 Avfalls- och restgas 0,15 0 10 0 Primära trädbränslen 1,05 9 28 0 Sekundära trädbränslen 0,03 9 7 0 RT-flis 0,05 9 3 0 Pellets, briketter och pulver 0,11 6 14 0 Bioolja 0,04 6 4 0 Tallbeckolja 0,04 6 4 0 Övriga biobränslen 1,05 9 28 0 Torv och torvbriketter 1,01 393 40 0 Värme från värmepump minus el till värmepump 0,00 0 0 0 El 1,90 227 0,39 Köpt hetvatten 1,11 280 21 1 Annat bränsle 1,11 280 21 1