Förstudie inom projektet Baltic Energy Cetehallen AB, Ramsele Linn Larsdotter för Baltic Energy 24.08.2012 Härnösand
Innehållsförteckning 1. Inledning... 2 1.1 Bakgrund... 2 1.2 Behov... 2 1.3 Syfte... 3 1.4 Omfattning och avgränsning... 3 1.5 Genomförande... 3 2. Cetehallen AB... 4 2.1 Verksamhetsbeskrivning... 4 2.2 Ingångsdata... 4 3. Energibehov... 5 3.1 Elförbrukning... 5 3.2 Energiförbrukningens fördelning... 6 4. Nulägesanalys och åtgärdsförslag... 7 4.1 Byggnad... 7 4.2 Energiförsörjning... 7 4.3 Livsmedelskyla... 8 4.4 Ventilationssystem... 9 4.5 Belysning... 10 4.6 Uppvärmning och avkylning... 10 4.7 Tappvarmvatten... 12 4.8 Entré... 12 5. Frikyla... 13 5.1 Snökyla... 13 5.2 Älvkyla... 15 5.3 Berg-/jordkyla... 17 5.4 Solkyla... 18 6. Lönsamhet... 20 6.1 Inledande LCC-kalkyl... 20 6.2 Lönsamhet solfångare... 21 7. Investeringsstöd... 21 8. Isolering... 22 8.1 Materialval... 22 8.2 Kalkyl för tilläggsisolering... 23 9. Begreppsförklaring... 24 10. Diskussion... 25 11. Slutsats... 26 Litteraturförteckning... 27 1
1. Inledning 1.1 Bakgrund Under år 2009 genomförde Energimyndigheten en kartläggning över livsmedelsbutiker, gallerior och övrig handel. Projektet STIL2 upprättade energiinventeringar som visar att de svenska handelslokalerna i genomsnitt har en specifik energianvändning på 256 kwh per kvadratmeter och år. (1) Resultatet av inventeringarna visar också att det finns en teknisk potential att minska elförbrukningen för belysning, fläktar och livsmedelskylar med 35 kwh per kvadratmeter och år. Detta motsvarar 20 % av den totala elanvändningen. Inom handelssektorn är därmed effektivisering ett stort intresse när dessa installationer svarar för 70 % av elbehovet, exklusive elvärme.(1) Det ökade intresset för energieffektivisering blir också allt mer märkbart på grund av den osäkra prognosen av det framtida elpriset. STIL2 fann även att livsmedelsbutiker är den mest energiintensiva butikstypen och har i genomsnitt ett energibehov på 399 kwh per kvadratmeter och år. (1) En förklaring kan vara den stora mängden kyl- och frysanläggningar som krävs vid hantering och förvaring av livsmedelsvaror. Enligt BeLivs, Energimyndighetens Beställargrupp Livsmedelslokaler, så bedöms energieffektiviseringspotentialen för enbart livsmedelsanläggningar år 2012 till mellan 30-50 %. (2) Denna förstudie av Cetehallen AB i Ramsele ingår i projektet Baltic Energy som har en målsättning att främja nya småskaliga sätt att producera miljöanpassad energi, såsom exempelvis frikyla och geotermisk energi. Man vill därmed stödja fastighetsägare som har intresse av att konvertera till mer hållbara installationer och visa på möjligheten att effektivisera de befintliga. 1.2 Behov Livsmedelsbutiker förbrukar ca 3 % av Sveriges totala elanvändning, ungefär 4 TWh. Kylning av varor står för hela 50 % av denna elförbrukning i butiken. (2) Mellan år 1990 och 2009 har livsmedelshandelns elanvändning ökat från 257 till 309 kwh per kvadratmeter och år, exklusive elvärme. (1) Det tyder på att försäljningen av frysta och kylda varor har ökat, vilket också leder till ett förhöjt behov av livsmedelskyla, uppvärmning, belysning, ventilation etc. Cetehallen AB är en ICA nära-butik med en total yta på 973 m 2. Som ICA nära-butik är verksamheten beroende av väl genomtänkta installationer, såsom komfortkyla och värme för kunder och personal. Man har även ett stort behov av belysning, pumpar, fläktar och datorer. Butiken har också en chark där varm- och kallvatten är en förutsättning, samt att det finns mer energikrävande utrustning som en grill. 2
1.3 Syfte Studien syftar till att presentera ett underlag för att bedöma huruvida verksamheten har en möjlighet att konvertera nuvarande installationer till mer miljöanpassad energiteknik. Fokus kommer att ligga på potentialen för utveckling av det befintliga kylsystemet, med inriktning mot frikyla och geotermisk energi. Man vill också visa på möjligheter för verksamheten att minska sin energiförbrukning. Målet är därmed att studera möjliga alternativ till dagens energiprocesser i verksamheten som kan leda till mer hållbara lösningar, såväl ekonomiskt, tekniskt som miljömässigt. 1.4 Omfattning och avgränsning Denna förstudie omfattar en objektiv utredning av miljövänlig energiteknik som kan vara aktuell för verksamheten. Eftersom studien inte innehåller en fullständig analys av alla parametrar så utelämnas vissa processer med anledning av studiens avgränsning. Exempel på en sådan process är butikens avfrostningsteknik och problematik med isbildning, där luftfuktighet är en avgörande faktor. Viss teknisk- och tidsbegränsning gör också att de åtgärdsförslag som presenteras har behov av vidare granskning innan åtgärder vidtas. På grund av utrustningens ålder och en ofullständig OVK gjordes en bedömning att det inte var intressant att uppskatta data från installationernas ingångsvärden. Med en snäv tidsplan fanns heller ingen möjlighet att genomföra mätningar på fastighetens energifördelning. Under dessa förutsättningar har istället data som funnits tillgänglig för butiken använts tillsammans med underlag från energifördelningen inom svensk livsmedelshandel enligt Energimyndighetens projekt STIL2. Det har inneburit att en del antaganden har gjorts med anledning av brist på information. När dessa antaganden används i studien kommer det att understrykas. 1.5 Genomförande Fas 1: För att få en bred uppfattning av Cetehallens verksamhet gjordes ett besök 19/6-12. Detta besök hade som syfte att genomföra en energiinventering av lokalerna och kartlägga verksamhetens behov och alternativ. Fas 2: Nästa steg innebar insamling och bedömning av material rörande den totala energianvändningen som skedde i samarbete med fastighets-/ verksamhetsägaren. Ytterligare två besök gjordes i Ramsele den 26/6-12 och 4/7-12 för att inhämta material, ta bilder och ställa kompletterande frågor. Fas 3: I nästa steg genomfördes ritningsgranskning och beräkningar med bland annat information från samhällsbyggnadskontoret i Sollefteå som grund. Förstudien sammanställdes som ett resultat av materialets analys under dessa tre faser. 3
2. Cetehallen AB 2.1 Verksamhetsbeskrivning Cetehallen AB är en ICA nära-butik belägen cirka 80 km nordväst om Sollefteå, i tätorten Ramsele. Öppettiderna är mellan 9-19 på vardagar och mellan 9-17 och 12-17 under lördag och söndag. Butiken har därmed 63 öppna timmar en vanlig arbetsvecka. 2.2 Ingångsdata Företag: Cetehallen AB Kontaktperson: Jonne Nordin Telefon: 0623-10012 Fastighetsnummer: Ramsele Nyland 1:23 Adress: Storgatan 7, 88040 Ramsele E-post: Jonne.nordin@nara.ica.se Area: 973 m 2 Vattenförbrukning 2011: 198 m 3 Total energiförbrukning 2011: 421494 kwh/år Total energiförbrukning 2011 (per m 2 ): 433,2 kwh/m 2 per år 2010 2011 2012 1 Total energiförbrukning (kwh) 451357 421494 424443 Total energiförbrukning (kwh/m 2 ) 463,9 433,2 436,2 Den uppskattade totala energiförbrukningen under år 2012 ansätts till 424443 kwh och 436,2 kwh/m 2. Dessa värden bör i praktiken dock bli aningen lägre än trenden, på grund av åtgärder som vidtagits det senaste året med utbyte av frysdiskar i april 2012. För energiförbrukningens månadsfördelning se avsnitt 3, Energibehov. 1 Den totala energiförbrukningen för år 2012 är en prognos där mätdata för perioden jan-maj har kompletterats med ett medelvärde av perioden juni-dec för år 2010 och 2011. 4
3. Energibehov 3.1 Elförbrukning Cetehallens inköpta energitillförsel består av elenergi. När fastighetens elmätare registrerar den totala energiförbrukningen visas resultatet i form av en konflikt mellan värmebehovet, som är störst under vintermånaderna, och kylbehovet som är drivande under sommaren. Samtidigt har värme- och kylbehovet ett starkt samband till varandra, där förluster från kyldiskarna ökar värmebehovet. På samma sätt gör fastighetens uppvärmning att också kylbehovet växer. Som resultat är Cetehallens inköpta energibehov som lägst under försommarmånaderna april-juni och höstmånaderna september-oktober, se Figur 1. Energi (kwh) 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Elförbrukning Cetehallen Jan Feb Mars April Maj Juni Juli Aug Sep Okt Nov Dec Tid (månad) 2010 2011 2012 Figur 1. ICA-butikens elförbrukning under år 2010, 2011 och de fem första månaderna under 2012. Som figuren visar representerar de blå staplarna eltillförseln under år 2010, de röda år 2011 och de gröna år 2012, till och med maj. Enligt grafen så ökar energiförbrukningen under sommarperioden juli och augusti, där kylbehovet troligtvis uppnår sin största förbrukning. I stapeldiagrammet kan man också urskilja perioden då frysdiskarna installerades, i april 2012. Mellan månaderna mars och maj 2012 skiljer det 4235 kwh, men detta säger dock lite om de nya frysdiskarnas minskade elkonsumtion. För att bedöma energibesparingen behöver man istället studera förbrukningen för just kylbehovet och gärna jämföra motsvarande period under flera år bakåt. Anledningen till att år 2010 hade ett så högt elbehov under december månad, jämfört med januari 2011, kan troligen förklaras med en kall månad i december 2010. Inga större förändringar i Cetehallens energisystem gjordes under denna period. I övrigt infördes LED-belysning under 2010 som enligt fakturor sparar 5000 kwh/månad. 5
3.2 Energiförbrukningens fördelning Med endast information om den totala användningen blir energifördelningen hos de olika komponenterna svår att bedöma. Energimyndighetens inventeringar av livsmedelsbutiker inom projektet STIL2 ger däremot en användbar uppskattning. Där sammanfattas medelvärdet av svenska handelsbutikers energibehov, fördelat på de mest krävande installationerna, se Figur 2. Energiförbrukning svenska livsmedelsbutiker (STIL2) 6% 3% 2%1% 6% 22% 23% 37% Livsmedelskyla Belysning Uppvärmning Verksamhetsel Fläktar Pumpar Övrig fastighetsel Komfortkyla Figur 2. Energibehovets fördelning inom svenska livsmedelsbutiker år 2009, enligt STIL2. Men då Cetehallen är utrustad med LED-lysrör bör den procentuella energiförbrukningen hos belysningen vara betydligt lägre är medelvärdet. Samtidigt kan det antas att ventilationsaggregaten är mindre eleffektiva än den svenska medelbutikens, med tanke på att systemen installerades redan 1968 och blev ombyggd 1988. Även uppvärmningen på Cetehallen antas kräva mer på grund av Ramseles nordliga inlandsklimat. Med dessa antaganden som grund redovisar Figur 3 en grov uppskattning av den specifika energiförbrukningens fördelning för butiken, utifrån den generella energiförbrukningen i Figur 2. Energiförbrukning uppskattad Cetehallen 8% 6% 2% 1% 8% 25% 10% 40% Livsmedelskyla Belysning Uppvärmning Verksamhetsel Fläktar Pumpar Övrig fastighetsel Komfortkyla Figur 3. Energibehovets fördelning för Cetehallen vid grov uppskattning. 6
4. Nulägesanalys och åtgärdsförslag 4.1 Byggnad Cetehallens ursprungliga byggnad uppfördes 1963, och en påbyggnad med bland annat kontor och personalrum tillkom i mitten på 70-talet. En ytterligare utbyggnad genomfördes 1988 som nästan fördubblade Cetehallens golvyta. Under en okulär rundvandring på taket konstaterades att ursprungsbyggnaden har en takisolering av gullfibermatta som uppskattas till 20 cm, med spår av hoptryckning. Åtgärdsförslag: Förstärk takisoleringen på ursprungsbyggnaden med sprutad lösull. Tilläggsisolera genom att addera 20-30 cm och lämna utrymme för luftspalt mellan isolering och yttertaket för att driva ut fukt. Ungefär 15 % av värmen i ett svenskt genomsnittshus försvinner ut genom taket. För att minska värmeförlusterna är det viktigt att ytterväggar, tak och grund är ordentligt isolerade. Varm luft stiger, vilket gör det extra viktigt att ha en välisolerad vind. Att tilläggsisolera med lösull på vindsbjälklag är den vanligaste och den mest effektiva metoden idag. (3) En investering i förstärkt isolering är en relativt billig och enkel åtgärd på en fastighet, sett till mängd sparad energi. Kostnaderna består av isoleringsmaterial, arbetsinsats för att få isoleringen på plats samt eventuella tilläggsarbeten för att säkerställa god ventilation och eventuellt gångbroar m.m. Se avsnitt 7, Isolering. 4.2 Energiförsörjning Verksamheten har en årlig energiförbrukning på 433,2 kwh/m 2, uppmätt under 2011. Vid jämförelse med genomsnittet av Sveriges livsmedelsbutiker, med ett energibehov på 399 kwh/m 2, så kan man konstatera att det fortfarande finns stor potential att genomföra energibesparingar. Och eftersom Cetehallens inköpta energitillförsel idag endast består av el, så är en jämförelse mellan alternativa energikällor av stort intresse. 7
Åtgärdsförslag: Byggnaden har ett delvis horisontellt tak med en yta på ungefär 970 m 2 som kan vara intressant för installering av solceller. Enligt Energimyndigheten genererar en anläggning på 1 kw, som är placerad rakt mot söder med 30-50 graders lutning i Sverige ungefär 850 kwh per år, och tar upp en yta av drygt 8 m². Det innebär att en yta på 800 m 2 utrustad med solceller kan producera 20 % av den el som Cetehallens fastighet förbrukade under 2011. För att kunna göra en grundligare bedömning om en möjlig installations lönsamhet krävs dock mer avancerade uppgifter såsom ytans solinstrålning och antal soltimmar per år, specifikt för Ramsele. För en satsning på nätanslutna solcellssystem kan man idag få upp till 45 % i statligt investeringsbidrag. Dagens stöd gäller dock för installationer som slutförs senast den 31 december 2012, och vid en eventuell investering bör man vara medveten om de krav som införs 2013. Det kan eventuellt också krävas en ansökan om bygglov innan man påbörjar en installation. (4) 4.3 Livsmedelskyla Eftersom kylning av matvaror står för omkring hälften av elanvändningen i livsmedelsbutiker, exklusive uppvärmning, så kan en optimering av kylanläggningen vara en bra investering. I samband med att Cetehallen omvandlades till en ICA-närabutik under våren 2008 skedde ett byte till dörrförsedda kyldiskar. I april 2012 genomfördes nästa etapp där frysdiskarna ersatts av nya enheter utrustade med dörrar och lock. Kvar finns idag ett mindre antal kylar som saknar dörrar och lock, men som har nattäckning och gardiner fördragna när butiken är stängd. Åtgärdsförslag: De kylar som ännu inte har ersatts av nya bör vara förtäckta under butikens alla stängda timmar. En investering i att ersätta även de kvarvarande gamla kyldiskarna borde övervägas. Med dörrar på en kyl- och frysanläggning kommer många fördelar, så som minskad temperaturförlust, sänkt temperatur och jämnare kylfördelning vilket leder till ökad livsmedelskvalité och ett minskat kylbehov. 8
4.4 Ventilationssystem Generellt sett har en handelslokal sin ventilation påslagen i genomsnitt fyra timmar längre än vad butikerna har öppet. Genom att halvera den tiden till två timmar skulle det vara möjligt att spara 60 GWh per år. En nästan lika stor besparing kan uppnås genom att byta ut just äldre ventilationsaggregat till mer effektiva. Cetehallens ventilationssystem bidrar till fastighetens klimatvärme och kyla, samt förser lokalerna med god luftkvalité. Det ursprungliga systemet installerades tillsammans med byggnaden 1963 och har sedan utvecklats vid ett flertal tillfällen under åren. Idag återför ventilationen även återvunnen värme från kylmaskinernas kondensorer till butiken, se avsnitt 4.6, Uppvärmning och avkylning. Åtgärdsförslag: För god driftsekonomi ska ventilationsaggregaten ha elenergieffektiva fläktar och god värmeåtervinning. En första besparing kan göras genom att serva och förnya aggregaten. En sådan åtgärd kan vara att byta till direktdrivna ventilationsaggregat med värmeväxling som styr luftmängden. Rengör också regelbundet kanaler, ventiler och fläktar. Även byten av filter är en viktig och kostnadseffektiv åtgärd. Samtidigt bör man också komplettera med servicevakter som larmar vid störningar, alternativt införa strikta servicerutiner som kontinuerligt kontrollerar systemets skick. Det inledande arbetet bör också fokusera på att minska drifttiden. Installera behovsstyrd ventilation, förslagsvis med hjälp av CO 2 -givare, med lägre flöden på vintern och vid låga koldioxidhalter. Då kan drifttid och luftflöden anpassas till behovet. Detta är dock endast möjligt vid ett byte till direktdrivna ventilationsaggregat. Det nuvarande ventilationssystemet har ingen värmeåtervinning ur frånluften, något som kan vara möjligt i ett så kallat FTX-system. Detta innebär att man återvinner den utgående frånluftens värme genom att överföra en del av energiinnehållet till den ingående tilluften. Detta bör vara högintressant om det rent systemmässigt är möjligt att sammanföra frånluft/tilluft i en modern roterande värmeväxlare. Då Cetehallens fastighet idag har en anmärkning på en del av sin OVK (systemnummer TF1/FF) är det inte aktuellt att göra några övriga beräkningar på luftflöden. Efter godkänd inspektion kan en ny studie vara möjliga för att utreda potentialen för optimering av ventilationssystemet. 9
4.5 Belysning Ljussättning i butiker har blivit ett viktigt verktyg för att exponera varor för kunden. Detta är en del av förklaringen till livsmedelhandelns ökade energikonsumtion. Cetehallen har öppet 10 timmar per dag under vardagarna och är i stort behov av belysning året runt, delvis eftersom butiksdelen saknar fönster. Majoriteten av fastighetens nuvarande belysning består av LED-lysrör, sedan 2 år tillbaka, och resterande består av T5- och T8-belysning. Dessa är relativt moderna och energisnåla installationer. LED-lampor har dubbla fördelar, de både drar mindre el och avger mindre värme. Butiken har dock ingen automatisk tändning och släckning, utan all belysning styrs manuellt. Detta ökar risken att oönskad belysning glöms bort en längre tid, exempelvis i källarlokalerna där aktiviteten är mindre. Åtgärdsförslag: Släck ljuset när det inte behövs och se över var behovet för belysningen egentligen finns i butiken. Man bör även överväga att installera ljussensorer, rörelsevakter eller tidur som släcker lampor när ingen är i lokalerna. 4.6 Uppvärmning och avkylning Butikens lokaler utnyttjar idag återvinning från kylmaskinernas kondensorvärme. Köldbäraren, brinen, är i dagsläget glykol som transporterar energi på den kalla förångarsidan. Glykol är dock en relativt icke-effektiv energibärare när temperaturen sjunker. Värmeöverföringsegenskaperna försämras snabbt på grund av laminärt flöde som uppstår till följd av en ökad viskositet. Generellt kan man säga att det inte finns någon idealisk köldbärare för alla applikationer. Man måste alltid ta reda på vilka krav som varje enskild köldbärare ställer på systemutformning och materialval. Köldbärare bör väljas med avseendena på vilket temperaturområde den ska arbeta i och hur systemet är uppbyggt. Den ska vara lätt att pumpa, inte orsaka slitage eller korrosion i systemet samt arbeta i temperaturer under 0 C. 10
Man bör också ta hänsyn till de miljöfarliga effekterna vid läckage som kylmaskinens kemikalier bidrar till, såsom ozonpåverkan och växthuseffekt. En energibärare bör inte vara brandfarlig, giftig eller ostabil, samtidigt som den ska vara förenlig med alla andra material i systemet. Dagens värmeåtervinning från kylmaskinernas kondensorvärme återförs idag till butiken, och när denna temperatur inte når upp till det önskade börvärdet aktiveras ett el-batteri som värmer upp luften till den begärda temperaturen. Detta el-batteri vill man i möjligaste mån undvika att aktivera eftersom eluppvärmning är ett enormt resursslöseri, med avseende på exergi. Åtgärdsförslag: Då butiken idag värms med el kan en värmepump vara ett gott alternativ, trots att det indirekt fortfarande krävs el. Finns andra möjligheter till hands, som exempelvis fjärrvärme med biobränslebas, bör detta analyseras i ett bredare perspektiv. Det bör också utredas om man kan effektivisera dagens återvinning av kylmaskinernas kondensorvärme med en ny värmepumpslösning. En eventuell värmeåtervinning från kylmaskinerna för ost- och grönsaksdiskarna bör också utredas, något som inte görs idag. Som tidigare nämnts så sker det heller ingen återvinning av frånluften, i ett så kallat FTXsystem, något som bör vara kostnadseffektivt, samt markant minska behovet av elbatteriet, se avsnitt 4.4, Ventilationssystem. Man kan också återvinna värmen som kommer från kylmaskinrummet genom att sätta in en frånluftsvärmepump som fördelar värmen där behov finns i önskade delar av fastigheten, alternativt för att värma tappvarmvatten. Idag skickas denna energirika frånluft direkt ut ur byggnaden. I övrigt bör man överväga när kostnaden för driften motiverar en nyinvestering av kylmaskiner, då dagens är av det äldre slaget. Exempel på ett framtida alternativ är butiker som har börjat använda koldioxid som köldmedium i anläggningar med såväl kaskad- som transkritiska system. (5) ICA Kvantum i Vara har en så kallad CO 2 -transkritisk anläggning. Den är direktverkande vilket innebär att koldioxid i kylmaskinerna kyler diskarna direkt. Ett direkt system är både energieffektivare och koldioxid har mindre miljöpåverkan jämfört med syntetiska köldmedier. (6) 11
4.7 Tappvarmvatten Cetehallens vattenförbrukning under 2011 var 198 m 3. Fastighets-/ verksamhetsägaren Jonne Nordin uppskattar grovt att minst 50 % av denna förbrukning går till varmvatten. Idag värms varmvattnet upp med hjälp av en elberedare. Åtgärdsförslag: Eftersom butiken har ett varmvattenbehov året runt så bör man utreda möjligheten att värma upp vattnet genom att återvinna värmen från kylmaskinrummet, eller frånluften med hjälp av en frånluftsvärmepump. En lösning kan också vara att installera solfångare för tappvarmvattnets uppvärmning. En installation bör dock förstärkas med elberedaren under vintermånaderna då anläggningen inte är lika effektiv. En eventuell lönsamhet kan utredas vidare, se avsnitt 6.2, Lönsamhet solfångare. I övrigt bör även snålspolande munstycken bli en kostnadsoch energibesparing. 4.8 Entré Vid kassorna finns idag elelement för att värma personalen som utsätts för ett kallt drag under de kalla månaderna. Vid den okulära inventeringen så konstaterades att det inte borde bero på de närliggande kyldiskarna, utan snarare från ett undertryck i lokalen som gör att uteluft sugs in genom entrén. Åtgärdsförslag: En lösning kan vara att öppna upp ett överluftsdon vid pantautomaterna som skapar ett utsug. Den inkommande kalla luften från entrén kan då föras ut den vägen, istället som idag sugas in i butiken. Därmed kan man undvika den låga temperaturen vid kassorna och behovet av element försvinner. Enligt en grov uppskattning kan man minska elanvändningen per element med 1300 kwh per år, om man antar att ett element har en effekt på 1000 W och används under 50 timmar i veckan under oktober-mars. En annan tänkbar lösning kan vara att installera en automatisk dörr även vid den inre entrén och kompletterar med en luftridå. Målet är i detta fall att bilda en luftsluss som bromsar upp, och hindrar kall luft från att dra in i butiken. 12
5. Frikyla Med frikyla menas teknologi som använder naturens egna resurser för att kyla anläggningar och byggnader. Exempel på frikyla är älv-, snö-, havs-, berg- och solkyla. Metoden är baserad på den omvända principen av en värmepump, det vill säga att man leder bort energi från det önskade kylobjektet. När kylning av livsmedel förbrukar nästan 50 % av svenska livsmedelsbutikers elenergibehov, exklusive uppvärmning, finns det stor vinning i att se över sin försörjning av kyla. Här nedan följer en sammanfattning av dessa tekniker, och potentialen för Cetehallen att investera i frikyla. 5.1 Snökyla Snökyla är från början en gammal metod som återfått ett uppsving i och med stigande elpriser. En snöanläggning består av ett snölager, genom vilket ett kylmedium, vanligen vatten, cirkulerar och smälter snön. Kylmediet pumpas till en värmeväxlare för att sedan återcirkulera genom snölagret. Den lågvärdiga energin transporteras vidare för att kyla ändamålet. Snölagret kan bestå av en gjuten grop eller ett bergrum. För att minska förluster vid värmetransport i luft och mark isoleras snöreservoaren med exempelvis flis. Figur 4. Ett exempel på hur en snöanläggning kan kyla Cetehallen. Tekniken tillämpas idag på Sundsvalls sjukhus med goda resultat. Snökyla-anläggningen vid Sundsvalls sjukhus är idag den enda anläggning i Sverige som använder metoden att lagra kyla från snö och is. I säsongslagret samlas snö under vintertid för att förse sjukhuset med komfortkyla, samt kyla för medicinsk utrustning och servrar. Anläggningen stod klar år 2000, och under 2005-2008 genomfördes ett antal effektiviseringsåtgärder som idag ger lagret en kapacitet på 70 000 m 3 snö och maxeffekt 3,8 MW. 13
En eventuell möjlighet för Cetehallen att bygga en snöanläggning är beroende av många faktorer. De frågor som man i första skedet bör ställa är: o Finns det tillräckligt stor tillgång på snö i Ramsele? o Finns det en markyta stor nog att rymma snölagret på? o Är en konvertering till snökyla ekonomiskt, tekniskt och miljömässigt försvarbart i jämförelse med dagens installationer? Snötillgång: Andelen snö varierar från år till år. Ramseles geografiska placering bör dock ge en fördel när det gäller medelvärdet på snömängd under ett år. För att närmare avgöra om en snökyla-anläggning har nog tillgång på snö under en vintersäsong krävs en metrologisk bedömning. Om den årliga mängden inte är tillräcklig bör det naturliga snölagret kompletteras med konstsnö. Yta: Idag tippas Ramseles snööverskott i Ångermanälven där det finns nipor som ger en bra fallhöjd. Det finns också en gammal deponiplats, men som är belägen utanför tätorten. Detta gör att det kan finnas en efterfrågan på en mer lokal placering. Dock är dagens snötipp avgiftsfri och gör att det kan bli svårt att få inkomster från de som vill lämna sin snö på lagret, något som anläggningen i Sundsvall gör. De tar idag ut en avgift på 10 kr/m 3 snö. Effektivitet: Systemets verkningsgrad är starkt beroende av den avsmältning som sker till omgivningen via värmetransport. Ett effektivt sätt att minska på förluster är att ha en så liten ytterarea som möjligt, i förhållande till lagervolymens storlek. En liten area leder också till att mindre bearbetning av ytskiktet krävs, samt att mängden isoleringsmaterial minskar. I övrigt är vattennivån och dimensionen på rören två påverkande faktorer vid effektökning. Ekonomi: Sedan snöanläggningen i Sundsvall byggdes år 2000 har man lyckats minska den sammanlagda drift- och kapitalkostanden till 0.60 kr/kwh (inkl. bidrag). Det går att jämföra med den alternativa kostnaden för kyla från konventionella kylmaskiner som är minst 0.80 kr/kwh. Man har också uppnått en reducering av elenergibehovet med drygt 90 %. Alltså gör man en ekonomisk och miljömässig vinst under driften, jämfört med om man hade använt det gamla systemet med kylmaskiner. Investeringskostanden däremot är förhållandevis stor. 14
Fördelar: o Man minskar behovet av köldmedier och därmed hanteringen av kemikalier och dess system- och miljöpåverkan. o Man minskar elanvändningen jämfört med konventionella kylkompressorer, vilket leder till en minskad klimatbelastning i form av reducerade CO 2 -utsläpp. o Man skapar en snödeponi som kan korta ner dagens snötransporter. o Driftsäker. Snöanläggningen i Sundsvall har inte haft några driftstopp eller större störningar under de 12 år som anläggningen varit verksam. o Metoden renar förorenad snö som annars hade lämnat miljögifter på den ordinarie snötippen. Nackdelar: o Kräver stor markyta. o Är beroende av vintrarnas nederbörd. o Har behov av komplement med konstgjord snö. o Blir inte lika kostnadseffektivt om man tvingas tillverka stora delar konstsnö. Sammanfattning: Eftersom snökyla är en teknik som kräver en stor yta avsedd för snölagret, så är en snökyla-anläggning inget lämpligt kylsystem för Cetehallen då den omkringliggande ytan på fastigheten används till parkering. Om man däremot kan lösa lagrets placering så vore det intressant för en vidare utredning. Ramsele har en stadig nederbörd av snö varje år vilket annars är en bra förutsättning för att metoden ska bli lönsam. Om man samtidigt kan samarbeta med Trafikverket och andra aktörer som har ett överskott på snö, så bör inte snötillgången vara den begränsade faktorn. Då är frågan om en anläggning kan bli vinstgivande mer komplicerad, vilket först kräver mer djupgående beräkningar innan en bedömning kan göras. 5.2 Älvkyla Faxälven är en fjällälv som rinner genom Jämtland och Ångermanland. Inklusive källflöden sträcker den sig nästan 400 km och passerar genom Ramseles samhälle. Tekniken älvkyla innebär att en pump hämtar vatten från älven, och genom ledningar i marken förs det kalla vattnet till ett kylaggregat. Vid värmeväxling kyler vattnet ett köldmedium som förser fastigheten med kyla. Vattnet återförs sedan tillbaka till vattendraget med en förhöjd temperatur. I annat fall kan älvkyla också innebära att man lägger ut en slang med ett kylmedium direkt i älven, där man låter det kalla älvvattnet kyla vätskan. 15
Redan i mitten av 1990-talet installerades älvkyla från Ångermanälven på Sollefteå sjukhus där goda resultat har uppnåtts. Åtgärden har minskat elenergiförbrukningen med en faktor 3. (7) Exempel på liknande installationer är fjärrkyla-nätet i Skellefteå som delvis hämtar sin kyla från vattnet i Skellefteälven. Frikyla i form av älvkyla tillämpas också i Göta älv. Älvvatten räknas till en förnyelsebar energikälla och metoden lämnar en relativt liten miljöpåverkan. Huruvida älvkyla är en lämplig teknik för Cetehallen beror främst på: o Avståndet och fallhöjd till älven? o Anläggningens omfattning? o Är det tekniskt möjligt? o Anläggningens pris? Avstånd: Butikens fastighet ligger ungefär 700 m fågelvägen från Faxälven och har en fallhöjd på ungefär 100 m. Redan nu kan det konstateras att denna teknik inte lämpar sig för Cetehallen, eftersom den höga fallhöjden gör att det skulle krävas för mycket energi för att pumpa upp älvvattnet. Om man istället skulle lägga en kollektorslang i älven så blir sträckan på 700 m (enkel väg) den begränsade faktorn, då pumpeffekten blir för stor. Ekonomi: Installationskostnaden för älvkyla är helt beroende på hur komplicerad själva dragningen av ledningar blir. I regel så är metoden med vattenkulvert dyrare än en sluten kollektorslang. Temperaturen vid bottennivån i strömmande vatten är jämn, sett över perioden av ett år. Det möjliggör ett kontinuerligt energiuttag från vattnet. Därmed räknas metoden som leveranssäker och har relativt låga drift- och underhållskostnader. Fördelar: o Inga direkta utsläpp och liten miljöpåverkan. o Vattnet fungerar som köldmedia och man behöver inga kylkompressorer. o Leveranssäkerhet och låga driftkostnader. Nackdelar: o Det blir en insats i naturen vid nedgrävning av vattenledningar/kulvert. o Kräver en nära anslutning till älven för att systemet ska vara effektivt. o Fortfarande el- och temperaturberoende. Sammanfattning: Då Cetehallen har en alltför stor höjdskillnad och för långt avstånd till Faxälven så anses denna teknik inte aktuell. Om det däremot hade funnits ett fjärrkylanät i Ramsele som utnyttjar frikyla så hade en anslutning kanske varit möjlig. 16
5.3 Berg-/jordkyla System för geotermisk värme och kyla har funnits i många decennier, men de senaste tekniska framstegen har ökat utbudet dramatiskt för fastigheter med behov av uppvärmning eller nedkylning. Berg- och jordkyla använder sig av samma teknik som berg- och jordvärme, men med skillnaden att man utnyttjar differensen i energiinnehåll för att leda bort värme från det önskade kylobjektet. Dessa kylsystem använder sig av naturlig återladdning med vinterkyla eller geotermisk avkylning. Borrning: För bergkyla borras ofta en eller flera slangförsedda energibrunnar på fastigheten och en vätska cirkulerar i det slutna systemet. Borrhålet är ofta fyllt med grundvatten som fungerar bra som värmeledare mellan berget och kollektorslangen. Den kylda vätskan värmeväxlas med ett köldmedium som sedan för den låga temperaturen vidare till kyländamålet. Bergets förmåga att ta upp eller avge värme beror på bergets temperatur och materialets värmeledande förmåga. Antalet borrhål beror på den dimensionerade effekt- och energilasten samt geologiska, termiska och borrtekniska förutsättningar. Slangläggning: Vid jordkyla gräver man istället ner en kollektorslang i marken. Längden på slangen är beroende på kylbehovets storlek. Vid slangläggning måste man tänka på att slangen läggs på rätt djup och med rätt avstånd mellan slingorna, för att få ut rätt effekt och för att undvika tjälskador. Man måste också ta hänsyn till dräneringar, kablar, vatten- och avloppsledningar. På grund av läckagerisk ska avståndet till närmsta vattentäkt vara minst 20 m. Leverantörer av jordkyla rekommenderar generellt att en slinga ska ha en maxlängd på 500 m. Annars är det bättre att parallellkoppla slangarna. Några frågor att besvara: o Lämpar sig någon av metoderna på Cetehallens mark? o Vilka spår lämnas synliga på fastigheten? o Hur stor blir kostnaden? Ekonomi: Bergkyla är känt för höga initialkostnader, men också stabil och säker drift under lång tid. Tiden för berg- och jordkyla att nå break even är individuellt för varje enskild installation. Man måste noga dimensionera systemet så man får ut högsta möjliga effekt. För bergkyla är den största installationskostnaden oftast borrningen, där priset är varierande beroende på hur djup brunnen måste vara. Beroende på antal hål och medföljande säkerhetsåtgärder påverkas också kostnaden. Jordkyla har generellt en billigare investeringskostnad. 17
Fördelar: o Inga direkta utsläpp och liten miljöpåverkan. o Finns möjlighet att kombinera värme och kyla. o Borrhål/markslingan håller relativt jämn temperatur hela året. o Behöver ingen stor yta. Lämnar liten inverkan på marken. (bergkyla) Nackdelar: o Tekniken fortfarande beroende av el. o Kräver öppning av mark vid slangläggning. (jordkyla) o Borrning ger relativt hög investeringskostnad. (bergkyla) Sammanfattning: Det krävs relativt stora markytor för kollektorslangen, något som Cetehallens fastighet har. Vid nedgrävningen av slingorna innebär det dock att man öppnar upp jorden, vilket eventuellt betyder att asfalt måste brytas upp och sedan läggas om. Men en stor del av Cetehallens parkering består även av ett grus/jordlager som förenklar för grävning. Något som man bör titta vidare på är om man vill kombinera värme och kyla under de olika årstiderna, och om man därmed vill ha ett isolerande snölager under vintern. Då lämpar sig inte parkeringen för jordkyla eftersom den samtidigt kräver skottning. I annat fall kan bergskyla i form av ett eller flera borrhål passa bättre. Om man kan lösa markfrågan bör båda metoderna ha god potential för Cetehallen, för att långsiktigt ge en kostnadsbesparing - och direkt en miljövinst. Vid en investering i berg- eller jordkyla bör man först inleda med att samla in många offerter från olika leverantörer, för att få en bra bild av den geologiska förutsättningen, kostnader, risker och alternativ. 5.4 Solkyla Solen är den största energikällan, som direkt eller indirekt styr alla jordens resurser. På Närvården Härnösand, tidigare Härnösands sjukhus, finns idag världens första solenergianläggning som genererar el, värme och kyla samtidigt. På taket sitter solfångare som följer solhöjden under dagen. Den unika teknologin tar hjälp av tryckskillnader och sorption i saltkraft för att framställa kyla. Tekniken är ett samarbete mellan företagen Climatewell och Absolicon. Enligt Absolicon kan 1 kwh värme med hjälp av 80 grader generera 0,7 kwh kyla. Vid 160 grader kan 1 kwh värme generera upp till 1,6 kwh kyla. Lägre temperaturer passar ofta bäst i mindre system medan stora kylanläggningar bör arbeta vid högre temperatur. Reaktionerna i solkylans processer blir i regel effektivare ju högre temperatur som används. En solkyla-anläggning kan också användas som en kombination av kyla och producent av ljummet vatten. Denna värme kan med fördel användas för att förvärma tappvarmvatten. 18
Eftersom Cetehallen både har ett stort kylbehov och ett elenergiberoende så kan det vara intressant att utreda mer ingående om en investering i en kombinerad solanläggning kan vara lönsam. Information som kan vara värdefulla att ta reda på: o Finns det nog med solinstrålning? o Blir en installation lönsam? o Vad kostar systemet? o Hur säker är driften? Solinstrålning: Medelvärdet för den årliga solinstrålningen i Sverige är mellan 800-1000 kwh/m 2, beroende på breddgrad och lokalt klimat. Rent generellt varierar solinstrålningen inte mycket mellan norra och södra Sverige och är av samma storleksordning som i Tyskland, som är världens ledande solcellsnation. (8) Enligt SMHI:s klimatdata 2 för solskenstid, så har Ramsele ungefär 1600 soltimmar per år, vilket är ett stadigt medelvärde i Sverige. (9) Ekonomi: Kostnaden för denna typ av kylteknik jämfört med alternativa kylmetoder är i dagsläget mycket hög. Detta kan bero på att teknologin är relativt ny och att Sverige idag endast har en sådan anläggning, den på Närvården i Härnösand. Så länge solkyla inte är fullt kommersiellt utvecklat hos flera leverantörer torde det vara mer ekonomiskt fördelaktigt att använda traditionella solceller som försörjer kylmaskinerna med el. Fördelar: o Möjlighet till integrerad energilagringen. o Reaktionen saknar rörliga delar vilket ökar driftsäkerheten. o Tekniken arbetar utan något bränsle och ger inga direkta utsläpp. Nackdelar: o Kräver visst underhåll. o Relativt dyr investering. o Är ny på marknaden och har liten erfarenhet. o Beroende av solinstrålning och väderförhållanden. Sammanfattning: Även om teknologin med direkt solkyla är väldigt intressant i ett framtida perspektiv, så är det ingen metod som lämpar sig för Cetehallen i dagsläget. Ramsele har i stort sett samma förutsättningar som resterande Sverige vad gäller solenergi, men för att få en ekonomisk och hållbar vinning är detta inte lönsamt idag. 2 Solskenstid under ett år för den av WMO definierade normalperioden 1961-1990, SMHI. 19