Tekniska verken - Bygger världens mest resurseffektiva region
MW Värmeverkschefens dröm Oktober Januari April Juli September
Linköping- Där idéer blir verklighet Sveriges 5 största kommun befolkning (2015): 153 000 Liu ett av Sveriges ledande universitet Mjärdevi Science park (Sveriges näst största ITkluster) Universitetssjukhus Sveriges flygstad nr 1
Tekniska verken i Linköping Ekonomiska nyckeltal 2016 Ägare: Linköpings kommun 100 % Ca 850 anställda Intäkter: Ca 4 900 Mkr Resultat efter finansnetto: ca 670 Mkr Nettoinvesteringar: ca 600 Mkr
Vårt uppdrag Att tillhandahålla och utveckla ledningsbunden infrastruktur och energilösningar för den resurseffektiva regionen
Fjärrvärme Problemfri och ekonomisk uppvärmning av fastigheten! Eldistribution Elleveranser med hög leveranssäkerhet! Bredband Ett enkelt sätt för att tillgodose kommunikationsbehovet i en fastighet! Elenergi Elförsäljning med lokal närvaro! Elnät/Belysning Helhetslösningar för utomhusbelysningar! Återvinning/avfall Miljöriktig hantering av alla sorter avfall. Biogas En del i ett naturligt kretslopp, närproducerat fordonsbränsle! Energitjänster Kontroll på fastighetens energianvändning. Vatten/avlopp Leverans av dricksvatten och omhändertagande av avloppsvatten!
Senaste tillskottet: Lejonpannan 80 MW ångeffekt 23 MW elektrisk effekt Avfallsflöde 30 ton/h (Gärstadverket totalt 600 000 ton/år)
Problemställning värmelager Med den nya avfallspannan skulle Gärstadverket kunna täcka nästan hela Linköpingsnätets värmebehov Om det inte vore för effektbehovet vintertid Flytta värme från sommar till vinter! Mål Flytta 70 GWh nyttig värme från sommar till vinter Framledning 107,5 C vid urladdning 50 MW Skattad omfattning Borrhålslager 1000 2000 borrhål 200-300 m djupa delning av 3-5 m.
To go where no man has gone before Unika egenskaper för HT-BTES Hefaistos - Störst i Europa - Varmast i världen
Frågeställningar Hefaistos Fas 2 1. Bränsle- och lastprofil i fjärrvärmenätet 2. Design hur ska lagret utformas? 3. Modellering och optimering av prestanda 4. Gränssnitt mot berget borrhålskollektorer 5. Gränssnitt mot befintligt fjärrvärmesystem Xylems borrhålsvärmelager i Emmaboda
Överskott/underskott av gratis värme
Utnyttjande av tillkommande effektförsörjning
Processvariant 1 Parallellt utan värmepumpar Med denna koppling måste undertemperatur från Hefaistos kompenseras av en övertemperatur från pannorna
Beräkning av tempkompensation Pdiff (flöde +tempdiff) från Hefaistos måste kompenseras av övertemp från pannorna. Detta görs genom att minska flödet genom kondensorerna
Processvariant 2 Stort flöde ger hög effekt från lager Seriekoppling med alla turbinkondensor 48 C 55,6 C 66,9 C 107,5 C Målet är att nå en temperatur på T Fram = 107,5 C och 50 MW från Hefaistos. Då krävs en temperatur från Hefaistos på minst 67 C.
Potentiell effekt från lagret beror på diff till T Fram vid direktväxling i serie Med en konstant spetseffekt P Spets ökar det möjliga effektuttaget vid en given framledningstemperatur T Fram med stigande temperatur T Hef ur Hefaistos
Principiell systemkoppling Laddning Hefaistos kopplas fram-fram. Temperaturen från ångkondensorerna styrs mot önskad framledningstemperatur efter värmeväxlingen mot Hefaistos Urladdning Hefaistos kopplas in efter rökgaskondensering men före ångkondensorer, så att lagret ger en förvärmning av fjärrvärmereturen utan att försämra rökgaskondenseringen.
Processvariant 3 Med absorptionsvärmepumpar (värmedrivna, typ fjärrkyla) Med denna koppling måste undertemperatur från värmepumparna kompenseras av övertemperatur från pannorna
Processvariant 4 Med kompressionsvärmepumpar (eldrivna)
Modellering Källa: Göran Hellström
Indata modellering Lagerparametrar Antal hål Djup Hål i serie Avstånd Värmeledning m m 1500 300 3 5 2,9 Flöde i lagerkrets: varieras 0 3600 m 3 /h Modellering görs mot ingående temperatur och flöde i vårt fjärrvärmesystem
Modelleringsresultat PV4 En årscykel Laddning Ca 40 MW från lager, 10-15 MW el tillkommer som värmeeffekt Urladdning
PV4 - långtidsutveckling
Platsförslag Storlek Hefaistos 200 x 200 m = Gärstadverket 1 2 E4:an 3 4 5
Mjuka värden Värmelager är mer lönsamma än vad kalkylen visar. Det beror bl.a. på lagrets värde vid pannstörningar som inte ingår i kalkylerna flexiblare underhållsstopp för pannorna driften optimeras mot elpris istället för mot värmebehov minskad känslighet för sviktande kylning mot ån minlastproblematiken och bortkylning vid minlast elimineras färre antal start och stopp i pannorna PR-värde, helt i linje med ägardirektivet att skapa världens mest resurseffektiva region.
Värmelager nyttjar svängande elpris 30 25 Elpris elområde SE3 2017-04-22 13 ggr skillnad!!! Elpris öre/kwh 20 15 10 5 0 00 02 04 06 08 10 12 14 16 18 20 22
Slutsatser Hefaistos Fas 2 Om FV-temperaturer >100 C krävs, lägg lager i serie med förbränningsanläggning Värmepump kan behövas, men ger i så fall högt COP eftersom värmelyftet är lågt Ett lager med stora värmepumpar kan konkurrera med en ny panna som spetsvärmeförsörjning Viktigt att optimera driften i realtid mot el- och bränslekostnad
Nästa steg - Fas 3 Branschsamverkan kring borrhålskollektorer 100 C Borrning för termiska responstester i aktuella ytor, 4 6 hål Studie av affärsmodeller Mark- och miljöfrågor
Pågående arbete - kollektorlösning Koaxial ringforming borrhålsvärmeväxlare U-rörsvärmeväxlare