BiogasSYS, Deliverable 3.3 Distributed small scale generation of heat and Electricity
2 (7) BiogasSys BIOGAS SKÅNE hållbart system för framställning och användning av biogas Målet med projektet som löper mellan år 2010-2015, är att demonstrera biogasens stora potential som energikälla och verktyg för att minska utsläppen av växthusgaser. Med de rätta förutsättningarna är biogas ett kostnadseffektivt alternativ för både energiproduktion och energianvändning. Biogas är miljömässigt och ekonomsikt effektivt och ger även positiva "spin off"-effekter i den övriga samhällsutvecklingen. Med målet att uppmuntra beslutstagare, entreprenörer och andra intressenter inom EU att öka produktionen och användningen av biogas, ska projektet demonstrera ett hållbart biogassystem och erbjuda lösningar och metoder för att övervinna kritiska steg i biogasens livscykel. Exempel på sådana är olika anläggningsstorlekar, självständiga och gemensamma produktionsbolag och kommunikationsmetoder.
3 (7) Deliverable 3.3 Distributed small scale generation of heat and Electricity Summary - English The scope of the project regarding distributed small scale generation of heat and electricity is to find out potentials to use gas for heat-pumps and micro-chp:s. The project has included market investigation regarding technology, evaluation and customer activities in order to install the technology on sites. The conclusion is that the Swedish market for micro CHP is non-existing due to the low prices of electricity in Sweden. Gas driven heat pumps is a technology with potential interest from large houses/sites that are today using gas for heating. Electrical heat pumps normally have a COP of 3-5 which is higher than for gas heat pumps. However, the technology has advantages in terms of lower investment, less noice and a more robust and simple technology. Evaluated experiences from gas heat pumps with absorption technology installed at a customer in Limhamn shows an efficiency of 136% during the evaluated period. The energy consumption was reduced with 30-40 % compared to a conventional gas heat pump. A full evaluation report was written by Swedish Gas Technology Centre. The report with number 2013:283 can be found by following this link: http://www.sgc.se/ckfinder/userfiles/files/sgc283(2).pdf Hybrid technology This is a technology under development that are considered highly interesting for older private houses with high consumption. This technology uses ewlectricity for base load and gas when higher effect is needed. The technology is quite expensive and therefore the annual consumption of a house needs to more than 30.000 kwh / year based on present prices on the Swedish market. However, this technology was not possible to evaluate during the project period.
4 (7) Inledning Målet med WP 3.3 är ökad användning av biogas i mindre applikationer såsom småskalig elproduktion eller annan ny teknik. För att främja miljövänlig, energieffektiv och ny teknik har vi undersökt vad som finns på marknaden och vad som kommer den närmaste framtiden. Ursprunglig plan var att installera 10 st småskaliga kraftvärme (CHP) i enfamiljshus och 2 st i större fastigheter. Efter kontakter med presumtiva kunder och leverantörer visade det sig att marknaden för dessa produkter är väldigt liten. Med svenska el och gas-priser är det svårt att finna intresse på den Svenska marknaden. Två tillverkare som har småskalig kraftvärme i sitt sortiment har kontaktats, Viessmann Värmeteknik AB och Vaillant Group Gaseres AB. De är stora leverantörer på den Svenska gasmarknaden när det gäller kondenserande gaspannor och de marknadsför även solfångare och eldrivna värmepumpar på den svenska marknaden. Småskalig kraftvärme säljer de på marknader med högre elpriser. De är idag avvaktande om att introducera småskalig kraftvärme på den Svenska marknaden. För att komma vidare i projektet har vi undersökt andra produkter som kan minska CO2 utsläpp och främja biogasutvecklingen. Gasvärmepumpar Gasvärmepumpar (GVP) som arbetar med absorptionsteknik eller adsorptionsteknik kan vara av intresse för biogasmarknaden. Med en verkningsgrad på 130-150% är detta en intressant produkt på den Svenska biogasmarknaden. Gasvärmepumpar är produkter under utveckling och färdiga produkter kommer nu på marknaden. I Sverige har gasvärmepumpen konkurrens av eldrivna värmepumpar med kompressorteknik som har COP tal på 3-4, vilket ger en högre verkningsgrad. Gasvärmepumpar har andra fördelar såsom lägre investeringskostnad, låg ljudnivå och en enklare teknik. Absorptionsvärmepump med gasdrift Robur från Italien har börjat sälja gasvärmepumpar med absorptionsteknik på den Nordiska marknaden. Framförallt i Danmark har det installerats ett antal enheter men även Norge. I Sverige har vi i detta projekt installerat de första i Sverige. Milton Sverige AB säljer Robur på den Svenska marknaden. Marknadsbearbetning Limhamn Malmö stadsfastigheter visade intresse att prova en gasvärmepump i en större fastighet där de bedriver dagverksamhet för förståndshandikappade. Tidigare var detta en brandstation. Denna fastighet var i behov av nyinvesteringar i pannrummet där det fanns en äldre gaspanna. På denna anläggning skulle vi kunna minska förbrukningen med totalt 40-50%. Tillsammans med Milton och stadsfastigheters projekteringsavdelning arbetade vi fram en lämplig lösning. I fastigheten installerades en Robur luft/vatten gasvärmepump på 36 kw med en ackumulatortank på 300 liter och en kondenserande gaspanna på 80 kw. För att utvärdera GVP anlitades SGC (Svenskt Gastekniskt Center) som under ett års tid utvärderade anläggningen. Detta utfördes i samarbete med DGC (Danskt Gastekniskt Center). Rapporten finns tillgänglig på SGC hemsida, SGC Rapport
5 (7) 2013:283. Med en verkningsgrad på 130-140% kan denna produkt bidra till en högre verkningsgrad och lägre CO2 utsläpp än kondenserande gaspannor. Driftmässigt har gasvärmepumpen fungerat bra. Styrning av gasvärmepump och gaspanna kan förbättras för att få en bättre drift av gasvärmepumpen. GVP har nu varit i drift i 2,5 år och under perioden jan-dec 2014 har gasvärmepumpens verkningsgrad varit 136% exkl. elförbrukning. För att förbättra anläggningens totala verkningsgrad skall en ny styrning installeras i fastigheten och då blir samkörningen med gaspannan betydligt bättre. Detta i sin tur kommer att resultera i en högre totalverkningsgrad. Under våren 2015 skall ny styrning installeras. Vi har haft många studiebesök på anläggningen och som exempel kan nämnas Vellinge bostäder, Vellinge kommun, Kävlinge kommun, Svedala kommun, Trelleborgshem, Staffanstorp kommun och Malmö stadsfastigheter. Miljö I jämförelse med en traditionell installation med kondenserande gaspannor minskar miljöbelastningen avsevärt med denna teknik. I storleksordningen kan energibesparingen bli 30-40%. Oavsett om det är naturgas eller biogas är detta en bra lösning som bidrar till minskade CO2 utsläpp. Resultat från anläggningen i Limhamn under år 2014 redovisas nedan. Datum Hours Total GVP GVP GVP GP GP Building Total GM 1 VM 1 VM 2 VM 3 m³ kwh GM 2 kwh MWh Efficiency MWh Efficiency MWh Efficiency 2014-01-02 251884 13091 162,36 122,62 289,79 2014-01-13 264 252494 6710 13690 6367 171,15 138% 122,98 105% 298,88 135% 2014-01-20 168 253090 6556 14138 4762 177,11 125% 124,81 102% 306,63 118% 2014-02-03 336 254569 16269 15042 9609 188,55 119% 131,24 97% 324,83 112% 2014-02-10 168 255061 5412 15487 4730 194,65 129% 131,91 98% 331,46 123% 2014-02-17 168 255500 4829 15918 4581 200,72 132% 132,17 105% 337,64 128% 2014-02-24 167 255885 4235 16310 4166 206,53 139% 132,25 0% 343,35 135% 2014-02-28 100 256101 2376 16533 2370 209,92 143% 132,26 0% 346,66 139% 2014-03-04 93 256327 2486 16767 2487 213,42 141% 132,26 0% 350,07 137% 2014-03-10 148 256639 3432 17091 3444 218,38 144% 132,26 0% 354,88 140% 2014-03-13 67 256769 1430 17225 1424 220,44 145% 132,26 0% 356,9 141% 2014-03-24 264 257215 4906 17687 4911 227,82 150% 132,26 0% 364,11 147% 2014-04-01 191 257589 4114 18074 4113 233,73 144% 132,26 0% 369,85 140% 2014-04-25 581 258384 8745 18899 8769 246,58 147% 132,26 0% 382,29 142% 2014-06-02 909 258928 5984 19461 5974 255,3 146% 132,26 0% 390,43 136% 2014-07-04 770 259064 1496 19602 1498 257,28 132% 132,26 0% 392,14 114% 2014-09-01 671 259128 704 19668 701 258,15 124% 132,26 0% 392,85 101% 2014-10-01 716 259269 1551 19815 1562 260,22 132% 132,26 0% 394,61 113% 2014-10-31 721 259745 5236 20308 5240 267,69 143% 132,26 0% 401,42 130% 2014-11-27 654 260401 7216 20961 6941 277,72 144% 132,54 0% 411,1 134% 2014-12-05 189 260793 4312 21363 4273 283,13 127% 132,61 0% 416,37 122% 2014-12-22 404 261512 7909 21668 3242 287,37 131% 137,3 100% 425,05 110% 2015-01-01 241 262055 5973 22184 5485 294,21 125% 137,78 98% 432,14 119% Year 2014 111881 96658 125,01 136% 15,16 100% 142,35 127%
6 (7) GM = gasmeter GVP= gasheatpump 36 kw GP= gas boiler 19-80 kw VM= heatmeter MWh Building power demand = 90 kw Utsläpp av CO2 från anläggning under året var 22 936 kg. Gasvärmepumpen bidrog med en minskning av CO2 motsvarande 6 259 kg under året. Anderslöv Trelleborgshem har en vårdcentral/sjukhem där det finns förutsättningar att installera 2 st Robur 37, 2 kw. Trelleborgshem har vi uppvaktat vid flera tillfällen och föreslagit lösningar. Diskussioner pågår men något beslut är ännu inte taget. Svedala Svedala kommun skall uppdatera äldre pannor i kommunhuset och där kan det finnas en möjlighet att installera en GVP som ett komplement till gaspannorna. I deras upphandling ingår en option med en Robur GVP 37,2 kw. Senast 2015-03- 30 får vi besked om deras val av lösning. Löddeköpinge Till Kävlinge Kommun har vi föreslagit en lösning med 2st Robur 37,2 kw i Tolvåkersskolan i Löddeköpinge. Det blir ett komplement till befintliga gaspannor och pelletspanna. Kunden har tagit beslut om installation av 3 st Robur gasvärmepumpar på Tolvåkerskolan. Installation påbörjas januari 2015. Investeringskostnader Investeringskostnaden för en installation av en Robur 36 kw, inklusive ackumulatortank 300 liter, styrning och installation kostar mellan 200 000 och 225 000 kr exkl moms beroende på förutsättningarna. Pay-off tiden blir 4-5 år. Adsorptionsvärmepump med gasdrift E.ON har byggt en fastighet i Västra hamnen i Malmö där det testas framtida teknik. Fastigheten som kallas Hållbarheten innehåller 8 lägenheter där 7st är uthyrda för boende och en för visning och demonstration. Vaillants Zeolitgasvärmepump har installerats för att leverera värme och varmvatten till två av lägenheterna. Zeolitgasvärmepumpen hämtar lågvärdig energi från solfångaren på taket. Denna anläggning kan ge en verkningsgrader på ca 130%. Så här långt har inte zeolitenheten kunnat jobba med sina cykler på grund av felkonstruktioner i värmesystemet. Zeolitenheten kräver delta t över värmekretsen som är större än vad det är idag. Arbete pågår med ombyggnad.
7 (7) Småskalig tankning av fordon Hållbarheten Till denna fastighet har vi installerat en tankstation för hemmatankning vid årsskiftet 2012-2013. Hemmatankstationen från BRC Fuelmaker är installerad till en av hyresgästerna. Långsamtankning hemma kan vara en marknad där det inte finns en publik biogasmack i närområdet eller om man har tillgång till egen biogas. Tankstationen är en Phill och den kan leverera 1,5 m³/timme. Vi haft en del driftproblem med tankstationen vid några tillfällen från starten. Senast var det ett gasläckage från tankningsmunstycket som åtgärdades med en ny o-ring. Fukt i gasen kan ge driftstörningar på tankstationen. För att utesluta att gasen inte har för höga fukthalter har vi genomfört daggpunktsmätning på inkommande gas till tankstationen. Resultatet visade en daggpunkt vid atmosfärstryck till -48,8 C. Om räknat blir det vid 200 bar atö +8 C och detta är normala värden i gasnät. Till fordonstankning krävs det dock torrare gas och denna funktion finns inbyggt i tankstationen. Biogasanläggning i Bjuv På biogasanläggningen i Bjuv har en mindre långsamtankningsstation installerats under sommaren 2013. BRC Fuelmaker har levererat en Phill med kapaciteten 2,5 m³/timme. Tankstationen används för test av en gasdriven traktor. Tankstationen hur fungerat utan några problem. Hybridanläggningar med elvärmepump Vi tror att det i framtiden kommer att installeras olika hybridlösningar. Ett av dessa alternativ kan vara en gaspanna i kombination med elvärmepump. Då kan elvärmepumpen jobba som grundlast med hög verkningsgrad och gaspannan spetsa och leverera effekt. Detta är en ganska dyr lösning som passar bäst i äldre småhus med en högre förbrukning. Investeringen är ca 160 000 exkl moms för en färdig installerad lösning. Skall det vara lönsamt bör förbrukningen med dagens priser vara mer än 30 000kWh. Denna lösning vill vi gärna testa hos någon intresserad kund. Vi arbetar med förfrågningar hos befintliga kunder där det kan vara ekonomiskt lönsamt att testa denna lösning. Malmö Jan 2015 E.ON Gas Sverige AB Staffan Johannesson Theo Blom