Energianalys ICA Maxi Gävle Energianalys inom projektet SMEFFEN Energianalysen är utförd av Ulf Larsson Gävle tekniska högskola i samarbete med Peter Karlsson Industriell Laststyrning samt projektledare Anette Valfridsson Gävle Dala energikontor.
Sammanfattning Energikartläggningen vid ICA Maxi i Gävle ingår i ett regionalt projekt som har för avsikt att initiera och uppmuntra små och medelstora tjänsteföretag (huvudsakligen) att energieffektivisera sin verksamhet. Projektets namn är SMEFFEN (Small Medium Enterprise Efficiency Energy), projektet finansieras av Energimyndigheten, Region Gävleborg och Länsstyrelsen Dalarna. Verksamheten vid ICA Maxi är att betrakta som en stormarknad med eget bageri, grill, cafeteria, mm. Allt detta innebär energimässigt att en ICA Maxi butik är en ganska komplicerad verksamhet energimässigt. Det behövs kyla för varor, klimatkyla för kunder, värme till ugnar, värme till grillar och värme till kunderna. Förutom detta behövs det belysning, datorer, pumpar, fläktar och så vidare. Vid ICA Maxi i Gävle med en butiksarea på 6 000 m 2 så förses alla dessa verksamheter med energi i form av elektricitet. För att röna ut var all energi tar vägen behöver en del mätningar utföras, en del beräkningar och en del datainsamlingar genomföras och efter att detta är utfört kan en del slutsatser dras gällande vad som kan göras för att spara energi. Den totala inköpta energin för ICA Maxi Gävle för år 2008 var 3 603 973 kwh vilket motsvarar 600 kwh/m 2 vilket kan betraktas som väldigt högt. 1996 gjorde ICA själv en undersökning på sina butiker och kom då fram till en genomsnittlig förbrukning på 421 kwh/m 2 och för en butik av denna storlek så borde det enligt undersökningen vara under 400 kwh/m 2. Förbrukningen är tung på livsmedelskyla, uppvärmning, belysning och ventilation. De besparingar som går att göra utifrån denna undersökning finns främst på belysningen där en besparing på 133,6 MWh kwh per år ska vara möjligt. Alternativt skulle vara att bara ändra drifttiden på halva effekten av belysningen och det skulle ge en besparing på 96,1 MWh. Det skulle behövas en närmare undersökning av hur systemet med värmeåtervinning i ventilationssystemet och värmeåtervinningen från kylsystemet funkar i verkligheten. Det är en anmärkningsvärd stor del av energin som behövs för uppvärmning av lokal. Delar av uppgifterna i denna rapport kommer från ett examensarbete som kommer att redovisas under juni månad 2009 och där kommer en närmare och mer detaljerad redovisning att ske. 2
1 ICA MAXI Gävle 1.1 Inledning Sverige har haft ett lågt elpris under många år, vilket har bidragit till att el används även till icke elspecifika processer där andra billigare och mer uthålliga energikällor är möjliga. Den största skillnaden mellan industrier i Sverige och på kontinenten är att värmningsprocesser sker med el och på kontinenten direkt med bränslen t.ex. naturgas eller olja. Ett mer enhetligt elpris i hela Europa leder till ett ökat pris i Sverige. Resultatet blir att svenska företag får svårt att konkurrera mot utländska företag vars elförbrukning är betydligt lägre. För att behålla en bra konkurrenssituation måste svenska företag sänka sin elförbrukning. En annan anledning till att effektivisera och därigenom minska elanvändningen är de hotande miljöproblemen, framförallt utsläpp av koldioxid. Ur ett europeiskt perspektiv är kolkondens den kraftproduktion som ökar eller minskar när efterfrågan på el förändras. Varje kwh el genererar i ett sådant kraftverk ett utsläpp på 1 kg CO 2. Sveriges elproduktion kommer främst från vattenkraft och kärnkraft, vilka inte orsakar några utsläpp av koldioxid. Miljön skulle därför gynnas om Sverige minskar sin elanvändning och istället exporterar el till kontinenten och därigenom minskar utnyttjandet av kolkondenskraftverk. I likhet med övriga landet sker en betydande del av energianvändningen i Dalarna och Gävleborg inom företagen. Flera studier och projekt visar på betydande potentialer för energieffektivisering. Som ett led i detta startade det tvååriga pilotprojektet SMEEFFEN (Small Medium Enterprise Efficiency Energy). Projektet som finansieras av Energimyndigheten, Region Gävleborg och Länsstyrelsen Dalarna syftar till att hjälpa företag i region Gävleborg och Dalarna att använda energin effektivare. Dessa regionala aktörer vill initiera en positiv process i energieffektivisering och uppmuntra små och medelstora företag att energieffektivisera. Aktiviteterna i aktuellt projekt skall främst konkretisera och intensifiera insatserna för energieffektivt företagande i regionen. Fokus ligger främst på tjänsteföretag men den breda informationsinsatsen riktar sig till alla typer av företagare. Projektet ska medföra en väsentligt ökad satsning på energieffektivisering. Därigenom stärks regionens företagare och förutsättningar ges för ökad ekonomisk tillväxt. 1.2 Syfte Syftet med detta arbete är att kartlägga butikens energianvändning Målsättningen är att främja förutsättningarna att optimera energianvändningen och därigenom minska energikostnaderna. 1.3 Metod Besök har företagits på ICA Maxi i Gävle. Vid besöken har okulära undersökningar och insamling av statistik kompletterats med mätningar på anläggningen. 1.4 Genomförande I ett första steg har den totala energianvändningen i företaget studerats. En genomgång av energistatistik visade hur mycket elenergi och olika bränslen som används. Därefter genomfördes mätningar med strömtång samt datainsamling i syfte att få grepp om hur effekterna är fördelade på de olika enheterna. Drifttiderna fås dels genom mätningarna dels genom samtal med ansvarig personal. 3
Energianvändningen för de olika processerna, räknas ut och presenteras. Strömtång med loggningsfunktion Strömtänger med loggningsfunktion mäter och loggar strömmen över tiden, se figur nedan. Med hjälp av förenklade modeller av kurvor har numerisk integration tillämpats och därmed har effekten och energin bestämts. Mätningen har pågått ca en vecka så att mätvärden över både vardagar och helgen kommit med. Analys Därefter gjordes en analys, av timvärden samt mätningar för att för att hitta åtgärdsförslag vad gäller reducering av energiförbrukningen samt besparingspotentialer för varje åtgärdsförslag. 1.5 Avgränsningar Energikartläggningen omfattar energianvändningen vid de olika enheterna. För att dela upp energianvändningen på de olika enheterna har antingen märkskyltar eller, som i de flesta fall, medeleffektvärdet under mätperioden använts. Information angående drifttider har delvis hämtats från teknisk personal. Dessa uppgifter används okontrollerade i rapporten. Energibalansen i rapporten ger en approximativ fördelning av energianvändningen över året. Risker finns att någon enhet, under mätperioden, har utnyttjat mer eller mindre effekt än vad som är normalt under året. Hänsyn har inte tagits till eventuella synergieffekter varför varje åtgärdsförslag ska ses var för sig. 4
2 Kort om företaget 2.1 Ingångsdata Tabell 1: Sammanställning energianvändning år 2008 Kolumn1 Energianvändning 2008 Elanvändning 3 603 283 kwh Företag: ICA Maxi Gävle Adress: E-post Telefon Fax. Kontaktperson: Datum för analys: Energianalytiker: Ulf Larsson 5
3 Nulägesanalys och åtgärdsförslag 3.1 Byggnad Byggnaden är från 2002. Byggnaden är klassisk som uppfyller de termiska krav som ställdes av Boverket vid tiden för byggnationen. Åtgärd: Att åtgärda något på konstruktionen är inte aktuellt och att med energibesparing som incitament isolera byggnaden för termiska förluster räcker inte. Den del av den totala energianvändningen som härrör till uppvärmning är cirka 25 % och då uppstår cirka 16 % av dessa värmeförluster vid entréslussarna. 3.2 Tappvarmvattensystem Tappvattnet som används värms av en elektriskt VVB och har en årlig förbrukning av cirka 75 600 kwh och får nog betraktas som en relativt liten del av den totala energiförbrukningen, cirka 2,1 %. Åtgärd: Den besparing som skulle kunna göras är att använda energibesparande snålspolande munstycken på tappkranarna på detta vis används en mindre mängd vatten för samma blötningsförmåga. Detta är en installation som det skulle passa alldeles utmärkt att också konvertera till andra energikällor, ex. fjärrvärme. Besparingspotential Om man antar att en stor del av varmvattnet används genom spolning av vattnet genom kran så kan 40-60% besparing göras (beroende på vilken kran som är installerad). Vilket lågt räknat skulle ge en energibesparing på cirka 30 200 kwh. 3.3 Uppvärmningssystem Uppvärmningen sker huvudsakligen genom uppvärmd ventilationsluft, en mindre del av uppvärmningssystemet består av elradiatorer. Dessa är då belägna i kontorsrum. Värmningen av luften sker genom att energi återvinns från den utgående luften med en roterande värmeväxlare, övrig värme kommer från ett återvinningssystem från kondensorsidan på kylanläggningen och slutligen från en elektrisk värmare (elpanna) som fungerar som eftervärmare. En relativt stor del av energianvändningen som kan relateras till uppvärmningssystemet är vid entrén där värmespärrar i form av luftridåer finns monterade. Åtgärd: Den besparing som skulle kunna göras här är direkt relaterad till den termiska statusen på byggnaden och där är investeringar i form av termiska förbättringar inte aktuella. Denna del av energisystemet skulle kunna konverteras till andra energikällor, ex. fjärrvärme. 6
3.4 Livsmedelkyla Nästan all kyla för livsmedel produceras i en centralenhet där utbytet med frysar och kylar sedan sker med ett rörsystem där en vatten/glykol baserad vätska, s.k. brine, fungerar som energibärare. Genom att återvinna kondensorvärme för uppvärmning av byggnaden optimeras energiförbrukningen för kyla/värme. Värmeåtervinningen minskar kostnaderna för uppvärmningen. Förbrukningen för kylar och frysar som är kopplade till den centrala kylningen är 1 005 MWh. Det finns också s.k. plug-in kylare, det är portabla kylar/frysar som har sitt eget kylsystem, dess förbrukning är 63,5 MWh årligen. Åtgärd: De åtgärder som finns att göra är att se till att dörrar till kylrummen alltid är stängda, att nattäckning av horisontella frysar och kylar görs och att vertikala öppningar i kylar täcks med gardiner nattetid (enligt personal görs detta). Nyare kylar har ofta dörrar som kan öppnas och stängas av kund och därmed är stängda en stor del av tiden. Besparingspotential Värmetillskottet från elvärmare som står för eftervärmningen av luften efter att tillskotten från roterande värmeväxlare och återvinningen från kylsystemet är gjort verkar lite hög. Jag har inte gjort någon undersökning på hur mycket som återvinns ifrån kylsystemet, hur mycket som kan återvinnas beror till stor del på vilken kondenseringstemperatur kylsystemet har. Högre kondenseringstemperatur innebär också en lägre kylfaktor och därmed krävs en högre mängd el för att upprätthålla önskad kylning. 3.5 Ventilationssystem Det finns två ventilationssystem i byggnaden, ett stort som förser butik, lager, mm. och ett mindre som förser kontor och personalutrymmen. Det stora fungerar också som uppvärmningssystem för butiken. Uppvärmning av ventilationsluften sker genom värmeväxling med frånluften, denna värmare fungerar som förvärmare, eftervärmningen sker med energi från i första hand återvunnen energi från livsmedelskylsystemet och om detta inte räcker till från ett elbatteri. Drifttiden för aggregaten är kontinuerlig under dagtid för att under nattetid vara avslagen om inte det påkallas ett värmebehov, då startar tilluftsfläkten. Även under sommaren finns det möjlighet för aggregaten att starta under natten men styrs då av att ett kylbehov finns (nattkyla). Ventilationen förbrukar 591 MWh årligen. Besparingspotential Förbrukningen av energi relaterat till ventilationssystemet är relaterat till elanvändningen till fläktar och uppvärmning. Systemet återvinner redan värme från frånluften genom en roterande värmeväxlare. Den energi som tillförs i ventilationsaggregaten är beroende av drifttiden och av storleken på flödet, dvs. minska flödet och drifttiden så sparas energi. En grundliggare undersökning på hur mycket som återvinns från kylsystemet och frånluften och som sedan kommer ventilationsluften till godo skulle behöva genomföras. Idag är den energi som behövs till eftervärmning förvånansvärd hög och eventuellt skulle detta kanske kunna förklara en hel del av den höga förbrukning som finns vid ICA Maxi i Gävle. 7
3.6 Komfortkyla Ventilationsaggregaten har också en modul för komfortkyla, dess kylning sköts av ett kompressordrivet kylsystem. Förutom detta försöker också systemet utnyttja s.k. frikyla genom kylning från värmeväxling av frånluft om utetemperatur är högre än frånluft. Utöver detta utnyttjas nattkylning genom att tilluftsfläkt startar om uteluften är ungefär 12 C och inomhustemperatur är över 22 C, värme och kyla blockeras då. Förbrukningen av klimatkyla under 2008 beräknas till 223,5 MWh. Åtgärd: Kylbehov uppstår främst p.g.a. den extra uppvärmning som uppstår av belysning, ugnar människor, etc. Det första åtgärd som man bör tänka på vid kylning är att sluta värma, dvs. försök att minimera allt som kan tänkas skapa en uppvärmning av lokalen. Värmebehovet uppstår ganska tidigt, långt före att utetemperaturen når besvärande höga temperaturer. 3.7 Belysning Belysningen i butiken sörjer för ideala arbetsförhållanden. Den består huvudsakligen av lysrör av olika effekter och spottar. Den påslagna tiden är normalt mellan 05.00 och 22.00. Det totala energibehovet för belysningen är 631,3 MWh årligen vilket ger ett energibehov på 105 kwh/m 2. Effektbehovet är 17,6 W/m 2. Åtgärd: I nya effektivare belysningslösningar satsar man bl.a. ofta på inredningsorienterad belysning, med pendlande armaturer över kyl- och frysdiskar och annan låg inredning. Höga hyllor kan förses med armaturer som monterats med specialkonsoler.. Besparingspotential Effektbehovet på 17,6 W/m 2 är ganska bra belysning energimässigt, vid ICA Kvantum, Kungens Kurva, gjordes en anpassning av belysningen och från att ha haft ett effektbehov per 23 W/m 2 sänkte man den till 14 W/m 2. Den nya belysningen där består av moderna armaturer för T5-lysrör och White SON för Accentbelysning och ljuset har där i huvudsak riktats mot varorna som också enligt uppgift har gett en positiv effekt för upplevelsen av butiksmiljön. Om ICA Maxi i Gävle skulle genomföra samma förändring och skulle få ned effekten till 14 W/m 2 så skulle det ge en energibesparing på 133,6 MWh. Att slå på all belysning vid 05.00 och ha den på fram till 22.00 är lite onödigt, det skulle räcka med halv effekt under den tid butiken är stängd. Om detta skulle genomföras skulle det ge en besparing på 96,1 MWh på befintlig belysning. 3.8 Ugnar ICA Maxi i Gävle har sitt eget bageri som används alla dagar i veckan, ugnarna i bageriet förbrukar 102,5 MWh årligen. Övriga ugnar finns i grillen och de förbrukar 27,5 MWh per år. Åtgärd: Det man bör tänka på är att dessa ugnar bara slås på när de används, för själva uppstarten av dessa ugnar kräver en stor mängd energi. Med tanke på hur mätningen ser ut så kan man misstänka att det under ganska stor del av dagen är tomgångsdrift av dessa ugnar. Energi finns att spara om man vissa dagar kan undvika att starta alla ugnar, för det är uppvärmning och tomgångsdrift som står för den största delen av energibehovet. 8
3.9 Luftridå vid entré För att slippa ett korsdrag genom att stora luftmängder vintertid passerar genom entrédörren finns det luftridåer som skapar ett övertryck vid dörrarna och därmed hindrar det naturliga två-vägsflödet som uppstår vid en stor öppning p.g.a. temperaturskillnader. Luftridån förbrukar 176,7 MWh årligen. Åtgärd: Alternativet är att ha slussar in i butiken där aldrig båda öppningarna i slussen är öppna samtidigt. Syftet med att hindra det stora utbytet av luft som sker i en stor öppning är att förutom att skapa ett bättre klimat i närheten av entrén också är att spara energi genom att begränsa inströmmande kall luft som måste värmas upp till inomhustemperatur och därmed också förbruka en ansenlig mängd energi. Elanvändning Timvärdena visar uttagen effekt i kwh/h. Kurvan nedan visar förbrukningen av energin under 2008. Ett tänkt medelvärde under året ser att detta förändras med avseende på årstiden och detta visar att elanvändningen är starkt beroende av uppvärmningssäsongen som i Gävle är ungefär mellan 15 september till 15 maj, övrig del på året (sommaren) så föreligger inget behov för byggnadsuppvärmning. Den förbrukning som då föreligger är starkt kopplad till verksamheten. En viss ökning kan ses mitt på sommaren och detta är förmodligen kopplat till att det då föreligger det största kylbehovet under året och kompressorerna i kylmaskinen drivs av el. El-statistik för år 2008 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 1 408 815 1222 1629 2036 2443 2850 3257 3664 4071 4478 4885 5292 5699 6106 6513 6920 7327 7734 8141 8548 9
Energiförbrukning [kwh] El-statistik för en vecka i mars år 2008 590,00 540,00 490,00 440,00 390,00 340,00 290,00 Måndag 10 mars Tisdag 11 mars Onsdag 12 mars Torsdag 13 mars Fredag 14 mars Lördag 15 mars Söndag 16 mars 240,00 190,00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Timme Figuren ovan visar en typisk arbetsvecka på ICA Maxi i Gävle. Klockan 05.00 påbörjas dagen med att installationer såsom ventilation och belysning startar och att under tiden fram till 07.00 då hela verksamheten är i full gång, även bageri är igång. Under dagens mitt sker en viss minskning av energiförbrukningen för att sedan accelerera under eftermiddagen, detta kan nog förklaras med kundtillströmningen. Energiförbrukningen avtar med start vid 21.00 och för att strax efter 22.00 ha nått tomgångsförbrukningen. Vid jämförelse mellan olika månader så ser kurvorna lika ut förutom nivån på förbrukningen, dvs. högre på vintern än på sommaren. 10
Energi [kwh] El-energibalans Tabellen nedan visar en relativ grovt indelad energibalans. Den största posten står livsmedelkyla för (1 005 MWh), den innefattar både frysar och kylar. Övriga stora poster är uppvärmning (701 MWh), belysning i butik (631 MWh) och ventilationssystemen (592 MWh). Allt tillskott av energi till byggnaden är idag från el, men ungefär 32 % av den totala energianvändningen skulle vara lämplig för exempelvis fjärrvärme. Den totala energianvändningen för år 2008 var 3 603 973 kwh eller 3 604 MWh och på en butiksyta av 6 000 m 2 ger det en specifik energiförbrukning på 600 kwh/m 2.. Diagram: Energidiagram 1200000 1000000 Livsmedelkyla 800000 600000 Uppvärmning Belysning Ventilation 400000 200000 0 Klimatkyla Livsmedelkyla Luftridå vid Entré Ugnar Tappvarmvatten Plug-in kylare/frysar Övrigt 3.10 Generella nyckeltal I en utredning som ICA Fastighets AB gjorde år 1996 noteras att energiförbrukningen i en genomsnittlig livsmedelsbutik är 421 kwh/m2 och år, och att denna varierar beroende på butikens storlek och roll på dagligvarumarknaden. I tabell nedan presenteras den totala energiförbrukningen för respektive butikstyp. Tabell 3-2: Energiförbrukning i olika butikstyper. Butikstyp Antal Genomsnittlig uppvärmd yta Energiförbrukning/ m 2 uppvärmd yta Områdesbutik liten 43 601 m 2 471 kwh/m 2 år Områdesbutik 88 805 m 2 478 kwh/m 2 år mellan Områdesbutik stor 82 1 646 m 2 452 kwh/m 2 år Storbutik 21 4 100 m 2 391 kwh/m 2 år Stormarknad 10 7 287 m 2 326 kwh/m 2 år Lågpris 12 1 316 m 2 426 kwh/m 2 år 11
4 Mätning vid ICA Maxi Gävle Diagram komfortkyla Enhet Benämning Med Min Max Energi kwh kw Effekt 3,44 0,58 6,90 452,53 12
Diagram VVB Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 7,89 0,00 16,24 1 039,27 13
Diagram grill ugn 1 Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 2,53 0,00 35,72 332,61 14
Diagram ugn 2 Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 0,35 0,00 16,98 46,01 15
Diagram bageri ugn 1 Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 5,01 0,00 53,51 659,68 16
Diagram bageri ugn 2 Färg Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 5,68 1,62 53,58 748,15 17
Diagram elpanna Enhet Benämning Med Min Max 'Energi kwh' kw Effekt 0,02 0,00 4,13 2,70 18