kylprocessers design i fjärrvärmesystem

kylprocessers design i fjärrvärmesystem Viktoria Martin, KTH, Kemiteknik/Energiprocesser Fredrik Setterwall, Fredrik Setterwall Konsult AB Mikael Andersson, AB Berglunds Rostfria Forskning och Utveckling 2005:128

KYLPROCESSERS DESIGN I FJÄRRVÄRMESYSTEM Forskning och Utveckling 2005:128 Viktoria Martin, KTH, Kemiteknik/Energiprocesser Fredrik Setterwall, Fredrik Setterwall Konsult AB Mikael Andersson, AB Berglunds Rostfria ISSN 1401-9264 2005 Svensk Fjärrvärme AB Art nr FOU 2005:128

I rapportserien publicerar projektledaren resultaten från sitt projekt. Publiceringen innebär inte att Svensk Fjärrvärme AB tagit ställning till slutsatserna och resultaten.

Sammanfattning FOU 2005:128 På uppdrag av Svensk Fjärrvärme AB:s FoU-program i hetvattenteknik har KTH/Kemiteknik i samarbete med Fredrik Setterwall Konsult AB och AB Berglunds Rostfria utfört denna studie av design av kylprocesser i relation till olika förutsättningar i fjärrvärmesystem. Vid fjärrvärmeproduktion skulle det många gånger vara fördelaktigt att sänka temperaturen på fram-/returledning, åtminstone under delar av året. Vad gäller kraftvärmeproduktion innebär t ex den lägre temperaturen att elutbytet blir högre. Samtidigt ökar intresset för värmedrivna kylprocesser i takt med att investeringar i fjärrvärmenät och krav på komfortkyla ökar. Att sommartid då värmebehovet är lägre nyttja fjärrvärmenätet till att leverera drivenergi för kylproduktion kan ge kostnadsfördelar. Dessutom undviks problemen med köldmedier som kompressionskyltekniken har. Konventionella absorptionskylmaskiner är dock designade för en drivtemperatur runt 120 C men kan fungera ned till 80 C. Då krävs en överdimensionerad kylmaskin, och köldfaktorn påverkas dessutom negativt. De senaste åren har därför forskning och utveckling av lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskiner skett med resultatet att två olika teknikutformningar har börjat marknadsföras. Projektet som här presenteras analyserar faktorer som påverkar val av kylprocess då denna ska integreras i ett fjärrvärmesystem. Särskilt fokus läggs vid de systemaspekter som är av vikt för att man i regionala fjärrvärmesystem ska kunna anta en helhetssyn på produktion av värme, kyla och eventuellt elkraft. Om så görs kan en optimal helhetslösning nås. Viktiga delmål i projektet har varit: Att kvantifiera vilka effekter på kylprocessers design som fås av: sänkt temperaturen i fjärrvärmenätet, tillgänglig kylvattentemperatur för kylprocessen, elpris samt energisystemets utformning (t ex bränsle och kraftvärmeproduktion). En analys av de lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskinernas marknadspotential. Kan dessa maskiner trots den något högre kapitalkostnaden sammantaget vara lönsamma jämfört med konventionell absorptionskylteknik eller kompressorkyla? I begreppet lönsamhet har ekonomi, såväl som miljö beaktas. Slutsatser från projektet är: Absorptionskyla är en energi- och miljöeffektiv lösning jämfört med kompressionskyla, särskilt då den integreras med kraftvärme. Förutsättningarna för att lösningen även blir kostnadseffektiv är goda. För detta krävs givetvis en noggrann analys av rådande förhållanden i systemet, följt av en omsorgsfull design av kylprocessen. Tillgång till lämplig värmesänka är ett exempel på en lokal förutsättning som, utöver elpris och tillgång till billig värme, är av avgörande betydelse för lönsamheten. o Marginalkostnaden (i huvudsak kostnad för erforderlig värmeväxlaryta) för en lågtemperaturdriven absorptionskylmaskin sjunker med ca 50 % då designvärdet på kylvatten kan minskas från 25 C till 21 C. 3

o Om absorptionskylan läggs nära en naturlig värmesänka (t ex en sjö) sjunker investeringskostnaden betydligt, med mer än 50%, jämfört med om kyltornskapacitet behövs. Detta bör beaktas när man placerar kylmaskinen. T ex kan maskinen ligga nära värmeproduktionen och kylan distribueras i fjärrkyleledning. Ett annat alternativ är att placera mindre maskiner lokalt nära kylbehov. Dessa förses sedan med drivvärme via fjärrvärmenätet. Optimal framledningstemperatur i fjärrvärmenät ligger runt 90 C. Då värmeproduktionen är kopplad till kraftvärme kan en lägre årlig kostnad erhållas genom att sommartid sänka framledningstemperaturen till 70 C. Vid integrering av absorptionskyla med kraftvärme bör det finnas ekonomiskt incitament att välja lågtemperaturdriven kylmaskin (under 90 C). o Marginalkostnaden för en absorptionskylmaskin ökar med ca 40 % då designvärde på drivtemperaturen sänks från 90 till 70 C. o o Samtidigt ökar elproduktionen då mottrycket i kraftvärmeprocessen kan sänkas. Den ökade elproduktionen resulterar i en ökad intäkt som kan användas till att betala av den ökade kostnaden för absorptionskylmaskinen. Återbetalningstiden blir då ca 4 år. Att sänka drivtemperaturen från 90 till 80 C ger på samma sätt en återbetalningstid på 2,5 år. Ökad användning av värmedriven kylteknik kopplad till kraftvärmeproduktion har stor potential att dels medverka till reduktion av fossilt CO 2 -utsläpp, och dels hantera eleffektbrist som ofta uppkommer i samband med värmeböljor. Intressanta framtida projekt på området värmedrivna kylprocesser och deras integrering i fjärrenergisystem är: sammanställning av erfarenheter från de fem svenska fjärrvärmesystem som idag har absorptionskyla, framtagning av underlag för upphandlingsprocesser, studier av hinder, utöver direkt kylmaskinstekniska, för konvertering från kompressionskyla till t ex absorptionskyla, samt energisystemeffekter av dubbel användning av absorptionsvärmepump, dvs som värmepump vintertid och kylmaskin sommartid. 4

Summary FOU 2005:128 The design of integrated cooling processes in district heating systems This report presents the results from an investigation regarding the design of integrated cooling processes in district heating systems. This project has been carried out by KTH, Department of Chemical Engineering and Technology, in collaboration with Fredrik Setterwall Konsult AB and AB Berglunds Rostfria. Increasing investment levels in district heating networks combined with expanding comfort cooling demand makes heat-driven cooling processes extremely interesting. This solution has a great potential to be cost effective. At the same time, the problem with the environmentally harmful refrigerants used in conventional vapor compression chillers is avoided. In many cases it is beneficial for the district heating provider to lower the supply and/or return temperatures in the network, at least for part of the year. In combined heat and power generation (CHP) a lower supply temperature means that the electricity yield increases. In this context, it is important to consider that conventional absorption chillers are designed to run on 120 C heat. However,they can work on heat with temperature as low as 80 C if a chiller with a large enough generator area is used, although this has a negative impact on the dimensions of other components and leads to a lower coefficient of performance. For these reasons low temperature driven absorption chillers have been developed in recent years. Two concepts (from different manufacturers) are now available on the market. Factors that affect the choice of district heat-integrated cooling processes have been investigated in this study. Key system aspects that embody a holistic view on the production of heating, cooling and power are especially highlighted. Important tasks have been: To quantify the following effects on the design of an integrated cooling process: the temperatures in the district heating net, available cooling water temperature (to cool the absorber and condenser), electricity price, and the composition of the energy system (e.g. fuel and CHP or power-only mode of operation). To analyze the potential of the low temperature driven chiller concept with regards to energy and cost efficiency. Are these chillers, despite their slightly higher capital cost, energy and cost effective as compared to conventional absorption chillers and vapor compression cooling technology? The main conclusions are: Absorption cooling is an energy efficient and environmentally friendly alternative as compared to the conventional vapor compression cooling. This is especially the case when absorption cooling is integrated with CHP. Coupled to CHP, the potential for absorption cooling to be cost effective is substantial. A careful assessment of suitable prevailing conditions in the energy system along with careful design of the cooling system are of course required for definitive data. One example of an important local condition is the access to a suitable heat sink. o Calculations have shown that the marginal cost (mainly the cost of required heat exchanger area in the chiller) for a low temperature 5

o driven absorption chiller is reduced by approximately 50 % when lowering the design value of the heat sink from 25 C to 21 C. Placing an absorption chiller close to a natural heat sink (e.g., a lake) will significantly lower the capital cost as compared to a case where cooling tower capacity is needed. This aspect should be considered when deciding on whether to use a larger chiller and placing it centrally, close to the heat production, or several smaller chillers to be placed locally close to the cooling demands. In the first case, the cooling is distributed to the demands in a separate district cooling net. In the second case, the driving heat is supplied to the local machines via the district heating net. Optimal district heating supply temperature is around 90 C. When the district heating production is coupled to CHP, a lower annual production cost can be obtained by further lowering the supply temperature during the warm part of the year (down to 70 C). When integrating an absorption chiller with CHP, this study shows that it is cost effective to choose a low temperature driven chilller (below 90 C). o o The marginal cost for an absorption chiller is increased by approximately 40 % when lowering the driving temperature from 90 to 70 C. At the same time, the electricity production increases since the backpressure may be lowered. This increased electricity production results in an increased income which can be used to pay back the extra investment. The pay-back time is about 4 years, which is reasonable from the perspective of a utility company. o To lower the chiller design temperature from 90 to 80 C results in a pay-back time of 2,5 years. When striving for a sustainable overall energy system, the increased use of absorption cooling integrated with CHP would have a two-fold impact: o Fossil fuel-based CO 2 -emissions would be reduced. o The peak power shortage that in recent years have occurred during seasonal heat waves could be better managed. This is because the power requirement for cooling would be lowered, at the same time as more power could be generated by CHP during the warm season. Future work on heat driven cooling processes and their integration with a district heating system should include: synthesizing best practice from the collective experiences in five Swedish district heating systems incorporating absorption cooling, compiling informative material to be used in public procurement absorption cooling systems, studying hindrances (technical as well as socioeconomic) for converting from vapor compression to absorption cooling technology, and studying the dual use of the absorption chiller equipment, as a heat pump in the winter and a chiller in the summer. Viktoria Martin, Fredrik Setterwall, Mikael Andersson 6

Innehållsförteckning 1. Inledning... 9 1.1. Bakgrund... 9 1.2. Mål... 10 1.3. Utförande... 10 2. Alternativa kylprocesser i fjärrvärmesystem... 11 3. Fjärrvärmesystemets temperaturnivå... 15 4. Kylprocesser och kraftvärme... 17 4.1. Miljö- och eleffekter av kraftkyla kopplad till fjärrenergi... 17 4.2. Absorptionskylans energieffektivitet i kraftvärmesystem... 19 4.3. Kompressionskyla eller absorptionskyla i Västerås fjärrenergisystem?... 22 5. Kylprocesser och avfallsförbränning... 25 5.1. Absorptionskyla i Stockholms södra nät ett alternativ?... 26 5.2. Avfallseldad kraftvärme och absorptionskylmaskinens köldfaktor.. 29 5.3. Avfallsförbränning utan kraftproduktion... 29 6. Absorptionskyla med låg drivtemperatur... 31 6.1. Kostnader som funktion av driv- och kylvattentemperatur... 31 6.2. Kraftkylaproduktion som incitament för låg drivtemperatur... 33 7. Upphandling av absorptionskyla i fjärrvärmesystem... 36 8. Diskussion... 38 9. Slutsatser... 41 10. Beteckningslista... 43 11. Referenser... 44 7

8

1. Inledning På uppdrag av Svensk Fjärrvärme AB:s FoU-program i hetvattenteknik [1] har KTH/Kemiteknik i samarbete med Fredrik Setterwall Konsult AB och AB Berglunds Rostfria utfört denna studie angående design av kylprocesser i fjärrvärmesystem. Projektet har haft två referenspersoner, vars bidrag till genomförandet varit mycket värdefullt: Henrik Feldhusen, Svensk Fjärrvärme AB Thomas Johnsson, Vattenfall Värme AB Studien lyfter fram viktiga faktorer som bör beaktas vid val av kylprocess då denna ska integreras i ett fjärrvärmesystem. Särskilt fokus läggs vid systemaspekter som är viktiga för att hitta en optimal helhetslösning för produktion av värme, kyla och elkraft. 1.1. Bakgrund Vid fjärrvärmeproduktion är det många gånger fördelaktigt att sänka temperaturen på fram-/returledning, åtminstone under delar av året. Vad gäller kraftvärmeproduktion innebär den lägre temperaturen att elproduktionen och alfavärdet ökar. För värmepumpar ökar värmefaktorn. Önskar man använda spillvärme kan värme vid lägre temperaturer tas till vara. Med lägre temperaturnivå finns således potenial att öka energieffektiviteten såväl som minska driftkostnaderna. Därför varieras idag framledningstemperaturen över året från ca strax över 100 C under kalla vinterdagar ned till 70 C sommartid. I takt med att investeringar i fjärrvärmenät stiger samtidigt som kraven på komfortkyla ökar, blir intresset för värmedrivna kylprocesser större. Ett exempel på sådan process är absorptionskyla. Sommartid, då värmebehovet är lägre, kan fjärrvärmenätet nyttjas till att även leverera drivvärme till kylprocesserna. Därmed nyttjas investeringen i nätet till att indirekt leverera två energiprodukter: värme och kyla. Konventionella absorptionskylmaskiner är designade för en drivtemperatur runt 120 C men kan fungera ned till 80 C om det för en önskad kyleffekt används en överdimensionerad kylmaskin. Drivtemperaturen påverkar även köldfaktorn (COP) och därmed kylprocessens energieffektivitet. Om dessa konventionella absorptionskylmaskiner kopplas till fjärrvärmenät begränsas möjligheterna att sänka temperaturen i nätet. Det finns t o m utredningar som i stället har tittat på att höja fjärrvärmetemperaturen under delar av året, enbart för att kunna köra konventionella absorptionskylmaskiner under så bra betingelser som möjligt. De senaste åren har forskning och utveckling av lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskiner skett. Två olika teknikutformningar marknadsförs: dels den inom Klimat 21 och EffSys 1 framtagna maskinen [2], och dels en maskin framtagen av det franska företaget Weir Entropie [3]. Den senare marknadsförs i Sverige av Pronea. Marknadsidén bakom den svensktillverkade maskinen är att, för applikationer där temperaturen på tillgänglig drivenergi är låg, kundanpassa varje installation. Resultatet blir möjligheter till miljöriktig kyla via kundanpassade lösningar. Ett behov finns att studera ekonomiska och miljömässiga konsekvenser av en sänkning av fjärrvärmetemperaturen. Därefter bör dessa effekter åter kopplas till 1 Nationella forskningsprogram (1999-2003) finansierade av Energimyndigheten och svensk industri. 9

designen av absorptionskylmaskiner med målet att belysa följande frågeställningar: Är lönsamheten av att kunna ha låga drivtemperaturer signifikant? Kan effekterna lära oss något om hur absorptionskylmaskiner fortsättningsvis bör designas för en optimal integration i energisystemet (t ex kraftvärmeproduktion kopplad till ett fjärrvärmenät)? 1.2. Mål Det övergripande målet med studien var initialt att belysa frågan: Hur påverkar temperaturval i fjärrvärmenäten design av kylprocesser? Detta mål har dock under projektets gång utvecklats till att mer generellt identifiera betydelsen av faktorer som påverkar val och design av kylprocesser då dessa integreras i fjärrvärmesystem. Ett delmål med projektet har därför varit att kvantifiera vilka effekter på kylprocessers design som fås av att bl a sänka temperaturen i fjärrvärmenätet. Andra faktorer som under projektets gång visat sig viktiga och vägts in är: tillgänglig kylvattentemperatur för kylprocessen, elpris, samt energisystemets utformning (t ex bränsle och kraftvärmeproduktion). Ett andra delmål med projektet har varit att analysera de lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskinernas marknadspotential. Kan dessa maskiner trots den något högre kapitalkostnaden sammantaget vara lönsamma jämfört med konventionell absorptionskylteknik eller kompressorkyla? 1.3. Utförande För att belysa hur olika faktorer påverkar kylprocessers design i fjärrvärmesystem har dels tidigare utförda studier, och dels förutsättningar och val gjorda i tre Svenska fjärrvärmesystem studerats (Västerås, Uppsala och Umeå). Vad gäller de tidigare utförda studierna har resultat av särskild betydelse för detta projekt analyserats och dessa presenteras häri tillsammans med slutsatser i relation till projektets mål som presenterats ovan. Ett av projektets delmål är att belysa huruvida de lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskinerna kan vara lönsamma jämfört med konventionell absorptionskylteknik eller kompressorkyla. Därmed måste man först visa hur drivtemperaturen inverkar på kostnaden för absorptionkylmaskinen. För detta ändamål har ett excelbaserat beräkningsverktyg framtaget av en av projektdeltagarna 2 använts. Programmet är uppbyggt av nödvändiga material- och energibalanser för komponenter i systemet, transportekvationer med tillhörande värmeöverföringskoefficienter, samt funktioner för arbetsmediernas egenskaper. Dessutom finns kostnader för värmeväxlarytor inlagda så att marginalkostnadsändringar som funktion av olika designvariabler kan beräknas. Beräkningsgången är av nödvändighet iterativ. Den framräknade marginalkostnadsförändringen som funktion av t ex drivtemperatur har sedan satts i relation till vad man i ett energisystem har att tjäna på att förändra drivtemperaturen. Därefter har en återbetalningstid för en sådan förändring beräknats. Slutligen ges en erfarenhetsrapport från ett tiotal upphandlingar av absorptionskyla som ägt rum de senaste fem åren. 2 Fredrik Setterwall Konsult AB 10

2. Alternativa kylprocesser i fjärrvärmesystem Det bästa alternativet att tillfredställa ett kylbehov är alltid via s.k. frikyla. Med frikyla menas förenklat en värmeväxling mot omgivningen så att kyla i t ex omgivande luft, i en sjö eller djuphav nyttjas [4]. En sammanställning av frikylakonceptet har nyligen publicerats som en rapport från det tidigare nämnda EffSys-programmet [5]. Frikylan är både miljövänlig och kostnadseffektiv. Då frikylan inte räcker till finns i huvudsak följande alternativ att välja på: Kompressionskyla, med eller utan värmeåtervinning där kondensorvärmen tas till vara i fjärrvärmenätet. Absorptionskyla, konventionell (120 C drivtemperatur) samt lågtemperaturdriven (mindre än 90 C drivtemperatur). Bild 1 nedan beskriver den principiella skillnaden mellan kompressionskylteknik och absorptionskylteknik. Bild 1 Principschema för kompressionskylmaskin, respektive absorptionskylmaskin. bortkylt värme kondensor vattenånga till kondensor generator tillförd värme konc saltlösning kompressor el värmeväxling förångare el pump köldbärare vatten från förångare absorbator bortkylt värme kompressionskylmaskin absorptionskylmaskin Principiell skillnad mellan kompressionskylteknik och absorptionskylteknik: kompressorn ersätts med absorbator, generator samt mellanliggande värmeväxlare. Principal difference between vapor compression cooling and absorption cooling: absorber, generator and heat exchanger replace the compressor. Bilden visar att i absorptionskylmaskinen ersätts kompressorn med absorbator och generator. I absorptionskylmaskinen förångas det primära köldmediet (vatten) under det att köldbäraren kyls. I stället för att köldmediet sedan komprimeras använder sig absorptionskylmaskinen av ett s.k. sekundärt köldmedium (koncentrerad saltlösning) som i absorbatorn absorberar det förångade vattnet. Därefter pumpas den nu utspädda saltlösningen till en generatordel där värme tillsätts varvid vattnet återigen drivs av från saltlösningen. Vattenångan får sedan kondensera och förs efter tryckreducering åter till förångaren. Då vattnet drivs av i generatorn koncentreras saltlösningen åter och kan på nytt föras till absorbatorn. 11

Av stor betydelse för absorptionskylmaskinens effektivitet är att värmeåtervinningen mellan den kalla, utspädda saltlösningen från absorbatorn och den varma, koncentrerade saltlösningen från generatorn, är bra. Absorptionskylan kan ge följande fördelar i ett fjärrvärmesystem jämfört kompressionskyla: Värme från t ex avfallsförbränning och industriell spillvärme kan nyttjas sommartid. Ökat värmeunderlag för kraftvärmeproduktion sommartid. Minskat elbehov för kylproduktion. Kompressionskylans köldmedelsproblematik undviks (påfyllningsförbud av R22 samt ett ifrågasättande av ersättaren R134a). En nackdel med absorptionskyla jämfört med kompressionskyla är den högre investeringskostnaden. Detta gäller särskilt i de fall där man behöver kyltornskapacitet som värmesänka, dvs för att kyla kondensorer samt också absorbator i fallet absorptionskyla. Då är behovet för sådan kapacitet per enhet kyleffekt större för absorptionskyla. Detta beror på att absorptionskylmaskiner har lägre COP 3 (omkring 0,8 för en eneffektsmaskin) jämfört med kompressionkylmaskiner (omkring 4). Med lägre COP behövs en större andel av satsad drivenergi kylas bort per enhet producerad kyleffekt. I de fall där man har tillgång till en naturlig värmesänka (t ex en sjö eller annat vattendrag) blir skillnad i investeringskostnad för de olika teknikerna inte så stora. Då absorptionskyla integreras med ett fjärrvärmesystem kan detta ske på några olika sätt, se Bild 2. Kylmaskinen kan antingen placeras centralt nära värmeproduktionen så att ett mindre, lokalt värmenät levererar drivvärmen. Kylan förs ut till kunderna via ett fjärrkylenät (Bild 2a). Alternativet till denna utformning är att mindre kylmaskiner placeras ut nära kunderna och att drivvärmen levereras dit via fjärrvärmenätet (Bild 2b). Vidare har man att välja på hur returen från absorptionskylmaskinen kopplas in på fjärrvärmenätet. Antingen kan den kopplas tillbaka till framledningen (se heldragen linje, Bild 2b) eller också till returledningen (se streckad linje, Bild 2b). Vilken effekten blir på fjärrvärmetemperaturen efter inkopplingen av absorptionsreturen beror dels på hur stor avkylningen är över kylmaskinen, och dels på hur stor kylmaskinen är. Systemeffekterna är viktiga att utreda. Vanligen är absorptionskylmaskiner designade för att köras med 120-gradig drivvärme, något som oftast inte lämpar sig i fjärrvärmesystem. För att köra sådana konventionella maskiner på lägre drivtemperatur krävs en större generator per enhet kyleffekt. Detta beror på att temperaturskillnaden blir mindre mellan värmekällan (fjärrvärmens framledningstemperatur) och den kokande saltlösningen i generatorn. För absorbatorn och förångaren (lågtrycksdelen) blir det dock ingen skillnad. Väljs en maskin i standardutförande blir resultatet en kylmaskin med överdimensionerad lågtrycksdel i förhållande till den kyleffekt som erhålls. Vid lägre drivtemperatur påverkas även köldfaktorn COP negativt. Beräkningar har visat att COP sjunker då drivtemperaturen sänks under designtemperaturen [2]. Anledningen till detta är att alla köldmedieflöden är anpassade till designvärdena och dessa ändras inte då drivtemperaturen sänks. I förhållande till erhållen kyleffekt blir då 12 3 för förklaring, se avsnitt 10 Beteckningslista, sid 43.

flödet på saltlösningen onödigt stort. Eftersom värmeväxlaren mellan generator och absorbator inte är ideal ökar därför andelen satsad drivvärme som måste kylas bort i absorbatorn med resultatet att COP sjunker (Bild 3). Bild 2 Integrering av absorptionskylmaskin i ett fjärrvärmesystem Central kylproduktion med absorptionskyla Fjärrkylans framledning Fjärrkylans returledning central värmeproduktion Fjärrvärmens framledning Fjärrvärmens returledning (a) Absorptionskylmaskinen centralt placerad med tillhörande fjärrkylenät. Köldbärare framledning (upp) och retur (ned) kylbehov lokal AKM kylbehov lokal AKM central värmeproduktion Fjärrvärmens framledning Fjärrvärmens returledning (b) Absorptionskylmaskiner lokalt placerade inget fjärrkylenät. Placering av absorptionskylmaskin relativt produktionen av drivvärme: (a) En central maskin levererar kyla via ett fjärrkylenät. (b) Flera lokalt placerade kylmaskiner levererar kyla tilll behoven via små närkyle -nät. Drivvärmen först till absorptionskylmaskinen via fjärrvärmenätet. Placement of the absorption chiller with regards to the production of driving heat: (a) one central chiller delivers cold via a district cooling network; (b) several locally placed chillers satisfy the local cooling demand. Driving heat is delivered via the district heating network. För att bättre passa in i fjärrvärmesystem och/eller för att kunna köras på spill- och solvärme har lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskiner utvecklats i två olika utformningar [2, 3]. Med låg temperatur menas här under 90 C. Huruvida dessa lönar sig jämfört dels kompressionskyla, och dels absorptionskyla i standardutformning, utreds i denna rapport. 13

0,80 0,70 Köldfaktor (COP) 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10-120 110 100 90 80 Drivtemperatur Bild 3 Variation av köldfaktor (COP) med drivtemperatur för en maskin designad för 120 C drivtemperatur [2]. Köldfaktorn som funktion av drivtemperatur för en absorptionskylmaskin som ursprungligen designats att ha COP=0,75 vid 120 C drivtemperatur. Köldfaktorn sjunker då drivtemperaturen sjunker. Coefficient of performance as a function of heat source temperature for an absorption chiller originally designed to have COP=0,75 with a heat source temperature of 120 C. If the heat source temperature is lowered as compared to the design temperature, the COP decreases. 14

3. Fjärrvärmesystemets temperaturnivå Absorptionskyltekniken har, som beskrivits tidigare, många potentiella fördelar jämfört med kompressionskylteknik. För att realisera dessa fördelar måste absorptionskyla integreras med det övriga fjärrenergisystemet, med produktion av värme så väl som elkraft. En viktig faktor att ta hänsyn till här är fjärrvärmesystemets temperaturnivå. Drivtemperaturen för absorptionskylmaskinen, dvs framledningstemperaturen i fjärrvärmenätet påverkar kylmaskinens design. Dessutom påverkar kylmaskinens returtemperatur det övriga systemet vare sig kylmaskinens retur är kopplad till fjärrvärmenätets framledning eller returledning. Därmed kan man ha olika krav på vad kylmaskinens returtemperatur får vara. Bästa systemdesign fås endast genom att optimera produktionen av värme, kyla och el tillsammans. Kostnads- och energieffektiviseringar i ett fjärrvärmesystem via förändrade fram- och returtemperaturer har relativt nyligen belysts i ett par projekt. Trots att dessa studier inte har beaktat integration av kylprocesser kan slutsatser gällande deras design ändå dras. Dessa presenteras nedan. Först ut var en studie inom IEAs s.k. implementing agreement som handlar om District Heating and Cooling [6]. Här optimerades fram- och returtemperaturer med avseende på t ex rördimensioner, utformning av kraftvärmeanläggning, samt värmesystem i byggnader [7]. En slutsats var att det inte kostnadsmässigt är värt att reducera framledningstemperaturen under 90 C då detta t ex skulle leda till för höga nätkostnader (rör) till följd av minskad temperaturskillnad mellan fram och retur. För att kunna öka andelen spillvärme eller solvärme poängterades dock att framledningen kan behöva sänkas och att en sådan sänkning då är miljömässigt motiverad. Mer specifikt, i fallet med kraftvärmeproduktion i ångturbinprocess utrustad med kondenssvans erhölls den lägsta totalkostnaden då framledningen varierades över året så att den sänktes från 90 C till 70 C under sommaren. Vidare, för samma kraftvärmefall, visade resultaten att totalkostnaden var relativt okänslig för returtemperaturen i intervallet 45 C< t fjvv,ret <60 C. För kraftvärme med kombicykel (gasturbin kopplad till mottrycksturbin) gällde även här att totalkostnaden blev lägst om man varierade framledningstemperaturen över året. Svensk Fjärrvärme arbetar sedan många år med att sprida kunskap om vinstmöjligheter för fjärrvärmeföretag via ökad avkylning och effektivisering i fjärrvärmenäten. Ett delprojekt i detta arbete rapporterades år 2000 [8]. I studien ingick bl a en beskrivning av de ekonomiska effekterna av att sänka/höja fram- och returtemperaturer i olika typer av produktionsanläggningar 4. Några slutsatser angående detta summeras nedan. För kraftvärmeproduktion i ångturbinprocess med ett kondenseringssteg bestämmer t fjvv,fram elutbytet i turbinen. Ett högre elutbyte medför en minskning av produktionskostnaden för värme. För flera kondenseringssteg, där fjärrvärmevattnet värms i flera steg, kan lägre t fjvv,ret innebära högre elproduktion i turbinens lågtrycksdel på bekostnad av värmeproduktionen. 4 Till studien hör dessutom en Excelbaserad värderingsmetod där specifika produktionsanläggningar kan analyseras genom inmatning av indata. Programmet är tillgängligt för Svensk Fjärrvärmes medlemmar [1]. 15

Är ångturbinprocessen utrustad med rökgaskylare kan även här en lägre t fjvv,ret medföra besparingar. Besparingen blir större i de fall där återvunnen värme i rökgaskylaren inte påverkar värmeunderlaget för elproduktion i kraftvärmeprocessen. Om underlaget påverkas blir besparingen mindre, och kan vid höga elpriser leda till en förlust i systemet. Vid fliseldad panna med rökgaskylare innebär en lägre t fjvv,ret en minskad produktionskostnad. Om returtemperaturen sänks så ökar vanligen den mängd spillvärme som kan återvinnas i ett system. Därmed sänks den årliga produktionskostnaden för värme. En minskning av de totala temperaturnivåerna i fjärrvärmenätet minskar värmeförlusterna i systemet. Vid oförändrad värmeeffekt kommer en förbättring av avkylningen (dvs en sänkning av t fjvv,ret, och/eller en höjning av t fjvv,fram ) att minska flödesbehovet i nätet och därmed elkostnaden för distributionspumpar. Vid oförändrat vattenflöde kan en ökad avkylning innebära att flera anslutningar kan göras utan att t ex ny ledning måste byggas. För kompressionskylmaskin där kondensorvärmet återvinns i fjärrvärmenätet gäller att ju lägre t fjvv,ret desto mer värme kan återvinnas från kondensorn. Detta påverkar ekonomin för fjärrkyla postitivt. Från dessa slutsatser framgår att valet av temperaturer i fjärrvärmenätet dels blir avhängigt energimixen i det specifika systemet, och dels att en optimering mellan produktions- och distributionskostnader ofta blir nödvändig. Det senare gäller i de fall där en minskad framledningstemperatur påverkar produktionskostnaderna positivt, t ex vid kraftvärmeproduktion. Avkylningen minskar dock om inte returtemperaturen sänks samtidigt. Till skillnad från IEA-studien om optimala fjärrvärmetemperaturer [7] har här inte hänsyn tagits till kostnaderna på konsumentsidan, t ex i form av storlek på radiatoryta. Sammantaget pekar dessa båda studier på att det särskilt kopplat till kraftvärmeproduktion finns kostnadsfördelar att inhämta genom att, där det är möjligt, sänka t fjvv,fram, till åtminstone 90 C men kanske även till 70 C sommartid. Vad gäller avkylningen blir det dessutom viktigt att t fjvv,ret hålls tillräckligt låg så att inte distributionskostnaderna blir för höga. Dessutom ökar en låg t fjvv,ret möjligheterna för rökgaskylning och användning av spillvärme. Av dessa anledningar varierar fjärrvärmeleverantörerna framledningstemperaturen över året. För värmedrivna kylprocesser blir slutsatsen att det bör finnas ett ekonomiskt incitament att designa dessa för lägre drivtemperatur än de konventionella 120 C. Dessutom måste processerna integreras med det övriga systemet på ett sådant sätt att fjärrvärmens returtemperatur inte blir för hög. 16

4. Kylprocesser och kraftvärme Inom IEA drivs projekt om fjärrvärme och fjärrkyla [6]. I ett av dessa projekt har integrering av värme- och kylproduktion med kraftvärme studerats. Fokus var särskilt på fjärrvärmedriven absorptionskyla. Projektet avrapporterades 1999 och projektledare var Ekono Energy Ltd i Finland [9]. Inom samma Implementing Agreement har dessutom nyttan med fjärrenergi (-kyla och -värme) kopplad till kraftvärmeproduktion i relation till CO 2 -utsläpp belysts av Werner m fl [10]. Summariska resultat från dessa rapporter, samt analays av dessa resultat i relation till kylprocessers design, presenteras nedan. Vidare analyseras fallet Västerås där man har valt att integrera absorptionskyla med biobränslebaserad kraftvärmeproduktion. 4.1. Miljö- och eleffekter av kraftkyla kopplad till fjärrenergi Werner m fl [10] har inom IEAs Implementing Agreement District Heating and Cooling belyst nyttan med fjärrenergi kopplad till kraftvärme vad gäller att minska utsläppen av fossilt CO 2. I studien uppskattades det att kopplingen fjärrenergi/kraftvärme, årligen reducerar CO 2 -utsläpp med 3-4 % jämfört alternativa produktionssätt. För att i framtiden ytterligare reducera CO 2 -utläpp med denna kombination poängteras att fjärrenergi bör utvidgas, och att andelen kraftvärme i existerande fjärrenergisystem bör ökas. Som underlag för skattningarna i studien ligger enbart kraftvärmeproduktion kopplad till leverans av fjärrvärme och processvärme, detta för att andelen fjärrkyla än så länge är liten och pga att tillgänglig statistik bedömdes som otillräcklig. Har man dock tillgång till kostnadseffektiv, värmedriven kylteknik kan man även erhålla CO 2 - besparingar från kraftkylaproduktion. Här kan man som tidigare beskrivits antingen nyttja ett separat fjärrkylenät, alternativt leda fram drivvärmen via fjärrvärme till mer lokala kylproduktionsanläggningar (se Bild 2). I stora delar av världen är kylsäsongen längre än värmesäsongen varför kraftvärme kopplad till kylproduktion kan komma att bli en stor drivkraft för ett större genomslag för fjärrenergi globalt. Baserad på underlaget från studien av Werner m fl, kan man dra slutsatsen att potentialen för kostnadseffektiv CO 2 -besparing då kan bli betydande. Här kan Sveriges samlade know-how om fjärrenergi bli en viktig drivfaktor som dessutom stärker svenska energibolags konkurrenskraftighet internationellt dessa bolag har kunskaper att anta en samlad syn på produktion av el, värme och kyla. Potentialen för ökad elproduktion via kraftkyla kan illustreras genom att, som ett exempel, beakta situationen i OECD-länderna. Drygt 6 % av dessa länders elbehov år 2000 gick till komfortkyla i byggnader [11]. Detta motsvarar ungefär 485 TWh el [12] varav sannolikt en stor del av detta elbehov är s.k. topplastbehov, dvs behovet är förlagt till tider då elbehovet är som störst i systemet. Om man antar att köldfaktorn för använda kompressionskylmaskiner, COP k, i medel är 3 5, motsvarar ett elbehov för kyla på 485 TWh ett kylbehov på 1455 TWh 6. Antas sedan att en viss procent av denna kyla i stället produceras med hjälp av värmedriven kylteknik i fjärrenergisystem kopplad till kraftvärme så ökar värmunderlaget för kraftvärmeproduktion, se Tabell 1 nedan. 5 COP k =3 är i det här fallet ett högt värde då många kylaggregat sannolikt är små, s.k. wallunits med betydligt sämre prestanda. 6 Kylbehov=elförbrukning*COP k 17

Tabell 1 Potential för ökad elproduktion via kraftvärme i OECD-länder vid övergång från konventionell kylteknik till värmedriven kylteknik. Övergång från konventionell kylteknik till värmedriven [%] Ökat värmeunderlag för kraftvärmeproduktion a [TWh/år] Potentiell ökad elproduktion, kraftvärme b [TWh/år] Nettoelutbyte i systemet c [TWh/år] 5 104 60 84 10 208 120 168 20 416 240 337 50 1040 602 844 a. COP k =0,7 antages ökat värmeunderlag=producerad kyla [TWh] dividerad med COP k b. 33% elverkningsgrad och 90% totalverkningsgrad antages ökad elproduktion är baserad på det ökade värmeunderlaget. c. utöver den ökade elproduktionen via kraftvärme ingår även reduktionen i elbehov som direkt följd av konvertering från kompressionskyla till absorptionskyla Potential för ökad elproduktion via kraftvärme i OECD-länderna då produktion av del av kylbehov övergår från konventionell, eldriven kompressionskyla till att produceras med värmedriven kylteknik kopplad till kraftvärme och fjärrenergi. Potential for increased power generation by way of CHP in OECD countries when part of the cooling production is switch from conventional, compression chiller technology to heat driven cooling technology integrated with CHP and DHC. Nettoelutbytet vid konvertering från kompressionskyla till värmedriven kyla består således dels av den ökade elproduktionen via kraftvärme, baserad på det ökade värmeunderlaget, och dels på den el som sparas då mindre mängd kompressionskyla används. Om drivvärmen levereras via fjärrvärmenät till mer lokala kylöar blir frågan om det ökade värmeunderlaget ovan är mycket eller lite i relation till nuvarande fjärrvärmeleveranser? De 416 TWh/år, som erhålls vid ca 20 % konvertering till värmedriven kyla, är fyra gånger så mycket som fjärrvärmeleveransen i Sveriges, Finlands och Danmarks nät tillsammans. Däremot är ökningen mycket liten jämfört OECD-ländernas nuvarande värmeproduktion i centrala anläggningar, mindre än en promille [10]. I enskilda länder kan de dock bli av signifikant betydelse för utveckligen av fjärrenergi, särskilt som komfortkylabehovet sannolikt kommer att öka i framtiden. Mot bakgrund av eleffektproblematiken under t ex den varma sommaren 2003 ger Tabell 1 en indikation på en mycket positiv effekt av att konvertera från eldriven till värmedriven kylteknik samt integrera produktionen med kraftvärme. Vid 50 % konvertering till värmedriven kylteknik blir nettoelproduktionen i systemet drygt 10 % av det totala årliga elbehovet inom OECD. Då elproduktionen, samt frigjord el direkt till följd av konverteringen, är kopplad till kylbehov kommer produktionen sannolikt ske under de topplastimmar då risken för eleffektbrist är som störst. 18

4.2. Absorptionskylans energieffektivitet i kraftvärmesystem En studie av integrering av absorptionskyla med kraftvärmeproduktion i ångturbinprocess har utförts inom IEA [9]. En enstegs absorptionskylmaskin kopplad till kraftvärmeproduktion från en enkel ångturbinprocess (Rankinecykel) jämfördes med kompressionskylteknik vad gäller den s.k. elektriska köldfaktorn, COP e. För kompressionskylmaskinen är denna köldfaktor definierad som erhållen kyleffekt delad med erforderlig kompressoreffekt plus effektbehov för kylvattenpumpar till/från kyltorn samt fläkteffekt i kyltornet, se ekvation (1). Q& k [ kw] COPe = (1) P kw e [ ] Med COP e för absorptionskylmaskinen var utgångspunkten en kraftvärmeprocess (ångcykel) utrustad med s.k. kondessvans (se Bild 4). Därmed kan man väga ökad elproduktion mot att ta ut ånga vid en högre temperatur för att tillfredsställa ett värmebehov till absorptionskylmaskinen. Enligt detta resonemang togs det vid beräkningen av COP e hänsyn till den elproduktion som går förlorad då ånga tas ut från turbinen vid högre temperatur jämfört expansionen genom kondenssvans. Bild 4 Principschema för absorptionskylmaskin (AKM) integrerad med kraftvärmeprocess utrustad med kondenssvans. högtrycksånga kondenssvans mottrycksturbin ~ ~ kondensat till panna ånga till kondensor, ca 25 C fjärrvärmeretur t fjvv,ret vvx (kondensering) fjärrvärme fram t fjvv,fram AKM absorptionskylaretur En del av ångan från mottrycksturbinen tas till att driva absorptionskylmaskinen medan resterande ånga får expandera i en kondessvans och generera el. Principal for integrating an absorption chiller with a combined heat and power process equipped with condensing tail. When operating the absorption chiller, part of the steam is taken as driving energy after the back-pressure turbine, whereas the rest is allowed to expand and generate electricity in the condensing tail. För ett givet drivvärmebehov till absorptionskylmaskinen [kw], ju högre drivtemperatur som behövs, desto mindre el kan produceras i ångturbinprocessen då trycket ut ur mottrycksturbinen behöver bli högre. Denna ökning i förlorad elproduktion visas i Bild 5. 19

Bild 5 Förlorad elproduktion som funktion av absorptionskylmaskinens drivtemperatur (baserad på data ur [9]). uttagen drivvärme/förlorad elproduktion [kw/kw] 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 60 70 80 90 100 110 120 130 t_fjvv, in [C] Förhållandet uttagen drivvärme/förlorad elproduktion som funktion av absorptionskylmaskinens drivtemperatur, t fjvv,in. Jämförelsen är baserad på kraftvärme via ångturbinprocess där alternativet till uttag av värme är att låta ångan expandera och generera el i s.k. kondenssvans. The relation between thermal energy requirement in the absorption chiller and lost electricity production as a function of chiller temperature requirement. The comparison is based on combined heat and power in a steam cycle where the alternative to extracting heat is to let the steam expand and generate electricity in a condensing tail. Beräkningar utfördes för en rad olika fall och COP e för absorptionskylmaskinen redovisades för dessa. Basfallet var ett system där framledningstemperaturen var 90 C, önskad returtemperatur 60 C (den returtemperatur som fjärrvärmekunder i allmänhet var ålagda att leverera). Temperaturskillnaden på fjärrvärmevattnet genom asborptionskylmaskinen var 10 C i basfallet. Några särskilt intressanta data sammanställs här i Tabell 2. Tabellen visar att för 90 C drivtemperatur varierar COP e för absorptionskylmaskinen mellan 5,7 och 6,9. Faktorer som inverkar är: koppling, andel av ångprocessens totala värmeproduktion som går till absorptionskyla, samt temperaturförändringen på fjärrvärmen genom kylmaskinens generatordel, t fjvv,akm. I studien framhölls att dessa värden borde jämföras med en COP e för kompressionkylmaskinen på 5,2. Förutsätts en viss andel dellast är 5,2 mycket högt. Runt COP e =4 bör vara ett mer rimligt värde att jämföra med. Trots detta visar studien att absorptionskyla är ett effektivare alternativ än kompressionskyla. Här bör det dessutom poängteras att svenska kraftvärmesystem sällan är utrustade med kondenssvans varför eleffektförlusten av att ta ut drivvärme för absorptionskyla blir mycket mindre i sådana system. Där blir således COP e,akm högre än vad som redovisas i Tabell 2. I studien valde man även att ta större fasta på de resultat som erhölls för högre drivtemperatur än 90 C (dessa visas inte i Tabell 2) där absorptionskyla inte blev ett effektivare alternativ. I studien ansåg man nämligen att absorptionskyla behöver minst 100 C drivtemperatur för att vara kostnadseffektiv jämfört med kompressionskyla. Nyligen insamlade uppgifter angående kapitalkostnad för absorptionskyla med runt 90 C drivtemperatur ligger dock i samma storleksordning som för kompressionskylmaskiner, dvs runt 1000 SEK/kW kyla för själva kylaggregatet [13, 14]. Sammantaget stödjer dessa uppgifter de senare årens utveckling av lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskiner. 20

Tabell 2 Elektrisk köldfaktor för absorptionskylmaskin, COP e,akm, kopplad till kraftvärmeproduktion i ångturbinprocess med kondenssvans (baserad på [9]) Fall 1 absorptionskylmaskinens retur kopplad till fjärrvärmens returledning Värmelast AKM [% av total värmeproduktion] t fjvv,akm [ C] COP e,akm t ret,fjvv [ C] 10 10 6,2 65 10 20 6,7 61 50 10 5,7 75 50 20 6,0 66 Fall 2 absorptionskylmaskinens retur kopplad till fjärrvärmens framledning Värmelast AKM [% av total värmeproduktion] t fjvv,akm [ C] COP e,akm t fram, fjvv [ C] (efter AKM retur) 10 10 6,9 87 50 10 6,0 80 Elektrisk köldfaktor, COP e, som funktion av dels andelen av total värmeproduktion som går till absorptionskyla, och dels som funktion av fjärrvärmens temperaturändring genom generatorn. Temperaturen på drivvärmen var 90 C i samtliga fall. Electrical coefficient of performance, COPe, for absorption chiller coupled to combined heat and power production in steam cycle with condensing tail. The table shows the influence of the percentage of total heat production that is used by the chiller, and the influence of the district heat temperature leaving the chiller generator. The temperature of the driving heat was 90 C in all cases. Returtemperaturen från absorptionskylmaskinen påverkar fjärrvärmens returtemperatur. Påverkan på returtemperaturen går att justera till cirka +5 C även då 50 % av producerad värme används till att driva absorptionskyla (Tabell 2). Då måste AKM designas för en högre temperaturförändring, 20 C, genom generatordelen. För att hitta optimala förhållanden krävs en optimering i varje enskilt fall. Beroende på system kan det vara ett alternativ att koppla absorptionskylareturen till fjärrvärmens framledning. Flexibilitet i design, via kundanpassade lösningar bör således vara av värde. En integrering av värmedriven kylteknik med kraftvärme kan dels kapa toppen på ett eleffektsbehov i ett varmt klimat, och dels göra att man till delar undviker ett behov att i framtiden bygga ny elproduktion. För att kvantifiera en sådan balanserande effekt har maximal kylproduktion beräknats från dels en kondensturbin, och dels en mottrycksturbin [9]. I båda fallen användes all producerad el till att driva en kompressionskylmaskin. En eventuell ökning i kylproduktion genom integrering av absorptionskyla definierades som en sådan balanserande effekt. Studien visade att i fallet kondensturbin var den balanserande effekten nära noll (förutom om kondenssvansen var mycket ineffektiv) medan den i mottrycksfallet var betydande, 180 MWk i en 45 MWe/90MWv anläggning. Effekten bedömdes kunna bli ännu större i kombicykler med rökgasvärmeåtervinning där kylproduktion till stor del kan ske med spillvärme. Då ekonomiska aspekter studerades fann man vidare att för kraftvärme med kondensturbin såg förutsättningarna för absorptionskyla inte särskilt lovande ut. Man poängterade dock att detta resultat var mycket avhängigt förhållandet mellan värmekostnad och elpris. Dessutom var kylvattenkostnaden av stor betydelse. Där naturlig värmesänka (t ex sjövatten) kunde utnyttjas blev absorptionskyla mycket konkurrenskraftig. I fallet med kraftvärme med mottrycksturbin var de ekonomiska förutsättningarna för absorptionskyla mycket goda med kostnader 60 % lägre än för 21

kompressionskylaalternativet. Detta berodde på den ökade elproduktionen som möjliggörs via absorptionskylans värmebehov. 4.3. Kompressionskyla eller absorptionskyla i Västerås fjärrenergisystem? För att ytterligare belysa energieffektivitet då absorptionskyla kopplas till kraftvärme har här undersökts Mälarenergis fjärrenergisystem i Västerås. En stor del av värmeproduktionen kommer där från biobränsleeldad kraftvärme. I systemet finns även värmepumpar som tidigare producerade kyla sommartid. Vid ökat kylbehov i regionen, utöver det som kunde tillgodoses med dessa värmepumpar, planerade man först att införskaffa mer kompressionskyla. Genom att i stället anta en helhetssyn på värme-, kyla- och elproduktion valde man i stället absorptionskyla [15]. På så vis har man nu kunnat stänga av värmepumparna sommartid och i stället, på det ökade värmeunderlaget, producera mer biobränslebaserad el. Lönsamheten för en sådan lösning är beroende av faktorer såsom värmekostnad, elpriser, samt investeringskostnaden för absorptionskyltekniken jämfört kompressionsteknik. Dessa aspekter har delvis berörts tidigare i rapporten, och belyses ytterligare längre fram i avsnitten 6.1 och 6.2. I detta avsnitt utvärderas valets fördelar med utgångspunkt från energieffektivitet (och därmed miljöriktighet. Bild 6 (sid 23) visar förutsättningarna för ökad elproduktion då absorptionskyla i stället för kompressionskyla integreras med biobränslebaserad kraftvärmeproduktion. Två olika värden på köldfaktor för absorptionskylmaskinen visas för att belysa dess inverkan på energieffektivitet. I alla tre fallen (a-c) förutsätts att 1 MWh kyla produceras med respektive teknik. Absorptionskylafallen ska dessutom leverera lika mycket fjärrvärme (2/3 MWh v ) som referensfallet med kompressionskyla. I fallet med kompressionskyla krävs 1/3 MWh e /MWh k (COP k =3). Vid betraktande av det lokala energisystemet produceras denna el i det biobränsleeldade kraftvärmeverket och samtidigt dessutom ca 2/3 MWh v till fjärrvärmenätet, se Bild 6a. Kondensorvärmet från kompressionskylmaskinen betraktas tills vidare som spillvärme nyttiggörande av denna diskuteras senare. Om samma mängd kyla i stället produceras med hjälp av absorptionskyla (COP k =0,8) ökar värmeunderlaget för kraftvärmeproduktion med ca 1,25 MWh v jämfört referensfallet, se Bild 6b. Totalt värmeunderlag blir då ca 1,9 MWh v, vilket resulterar i en biobränslebaserad nettoelproduktion på 0,95 MWh e jämfört 0 MWh e nettoproduktion i referensfallet. Mängden biobränsle som eldas i systemet ökar dock från 1 MWh b (LHV 7 ) till 2,88 MWh b. Då skillnaderna mellan de båda fallen är en ökad elproduktion på 0,95 MWh e till priset av 1,88 MWh b extra bränsle kan man räkna ut ett nettoelutbyte mellan de olika alternativen till 51% 8. En sådan konvertering från kompressionskyla till absorptionskyla kan alltså betraktas som ett mycket energieffektivt nyttjande av biobränsle. Grovt räknat ersätter den biobränslebaserade elen kolkondensel på marginalen varför systemeffekter i ett vidare perspektiv leder till miljöfördelar i form av minskat CO 2 -utsläpp. Vore det då inte bra att öka värmeunderlaget för biobränslebaserad kraftvärme så mycket som möjligt, t ex genom att använda en absorptionskylmaskin med så låg 7 LHV=Lower Heating Value, dvs det lägre värmevärdet 8 0,95/1,88=0,505 22