UMEÅ UNIVERSITET. Tillämpad fysik och elektronik. Energilagringsteknik C, 5p



Relevanta dokument
Optimering av el- och uppvärmningssystem i en villa

Bergvärme & Jordvärme. Anton Svedlund EE1C, Kaplanskolan, Skellefteå

Värmepumpar av. Joakim Isaksson, Tomas Svensson. Beta-verision, det kommer att se betydligt trevligare ut på hemsidan...

Bergvärme & Jordvärme. Isac Lidman, EE1b Kaplanskolan, Skellefteå

Bioenergi för värme och elproduktion i kombination

Räkneövning/Exempel på tentafrågor

Bergvärme rme och bergkyla kan man lagra solvärme till sin villa?

Vår främsta energikälla.

Solenergi - Ett lysande energialternativ

Fjärrvärme och fjärrkyla

Värmepumpar. Kombinationer med förnyelsebar energi. Promotion of efficient heat pumps for heating (ProHeatPump) EIE/06/072 / S

Solceller. Producera egen el - en lysande idé!

Fläktkonvektorer. 2 års. vattenburna. Art.nr: , , PRODUKTBLAD. garanti. Kostnadseffektiva produkter för maximal besparing!

Optimering av värmepumpsanläggning kompletterad med solfångare

A nv ä n d n i n g s o m r å d e n

Solel och solvärme i villan. Lisa Ossman, SP Energiteknik

Kort historia På ITV s hemsida berättar de om hur ITV var först i Sverige så började man att använda geotermisk energi i början av 70-talet i form av

FJÄRRVÄRME PRISVÄRT DRIFTSÄKERT ENERGISMART

Körschema för Umeå Energis produktionsanläggningar

RAPPORT. Förstudie: Fjärrkyla istället för konventionell kyla på Paradiset Upprättad av: Maria Sjögren

(Framsida Adlibris, redigerad i paint)

Energiförsörjning Storsjö Strand

Biobränsle. Biogas. Effekt. Elektricitet. Energi

Projektuppgift i Simulering Optimering av System. Simulering av kraftvärmeverk med olika bränslen.

Vedpärmen. B12. Dimensionering

Kyla är dyrt, snö är gratis

Systemlösnings presentation del 1. JP Walther AB 2013

Energilager i mark kombinerat med solvärme

PM SYSTEMBESKRIVNING OCH LCC-BERÄKNING

Halvera Mera med Climate Solutions Energieffektiv Värme och Kyla

SPARGUIDE. för bostadsbolagens uppvärmning

Värmelagring. Delrapport i projektet Energiomställning för lokal ekonomisk utveckling. Hassan Salman, EKS Consulting

Testrapport Airwatergreen, FLEX

Elda inte för kråkorna!

Asfaltsytor som solfångare

ENERGIRÅDGIVARNA FRAMTIDEN REDAN I DAG

Allt du behöver veta om värme. Värme kan produceras på flera olika sätt. Vi visar dig hur.

PRODUKTBLAD VÄRMEPUMP LUFT/VATTEN

Fjärrvärme och Fjärrkyla

ÖSTERSUNDS KOMMUN Odenvallen-Storsjöbadet

Jämförelse av Solhybrider

SOLVÄRME Spara energi och miljö med solvärme

Snökylning av Norrmejerier

Skogsvallen idrottsanläggning

Pressträff 7 feb 2017 Absolicon Solar Collector AB (publ) ABSOLICON JOAKIM BYSTRÖM

Grundläggande energibegrepp

Energiutredning/Energideklaration

Förnybara energikällor:

Optimering -av energibesparingar i en villa.

Vedvärme när den är som effektivast

Solenergi; solkraft, solvärme & solel. Emil Avander EE1B Kaplanskolan

Nu sänker vi. temperaturen. i göteborg. Och gör fjärrvärmepriset mera påverkbart.

Uppvärmning och nedkylning med avloppsvatten

smartpac.se Swerod ENERGILAGRINGSSTAVAR MODERNT, EKONOMISKT OCH MILJÖVÄNLIGT

Värmelager i fjärrvärmesystem Korttidslager & Säsongslager

Made in Sweden. Solvärme i kombination med fjärrvärme

Geoenergins samhällsnytta i Sverige

SNÖKYLA SOM GER SOMMARSVALKA

Högeffektiv värmeåtervinning med CO2

Skånska Energi. Jon Svärd GEOENERGIDAGEN. Så här bra kan det bli!

4K - KlimatKompenserad KomfortKyla

Administrativa uppgifter

Octopus för en hållbar framtid

Lagring av energi. Hanna-Mari Kaarre

Pellets i kraftvärmeverk

Jämförelse mellan fjärrkyla med och utan lagring

Fjärrvärme. Enkel, bekväm och miljöklok uppvärmning. FV-broschyr 2011_ALE&GE_svartplåtbyte.indd

ComfortZone CE50 CE65. ComfortZone. Världens effektivaste frånluftsvärmepump. Steglös effekt från 2,7 6,5 kw med enbart frånluft.

Vätskors volymökning

Industriellspillvärme

Jino klass 9a Energi&Energianvändning

Sol och bergvärme ger Liseberg egen uppvärmning

Bakgrund till Miljömärkning av Kompressorer. Version

Solpaneler. Solpanelssystem: Solpanelssystemet består av: Solpanel Regulator Batteribank

Kraftvärmeverket För en bättre miljö

Kärnkraft och värmeböljor

Vad är viktigt vid val av nytt luftbehandlingsaggregat?

frikyletekniker Vad är frikyla? baltic presentation av

Spara miljön och många sköna tusenlappar

FÖRSTUDIE OCH UTREDNING AV MÖJLIGHETERNA ATT ANVÄNDA SEDIMENT- ELLER BERGVÄRME FÖR LÅGENERGINÄT I LEPPLAX, PEDERSÖRE.

Karin Eliasson. Hushållningssällskapet/ Rådgivarna.

Energideklaration M AJ E L D E N 22. Storsvängen Norrköping. Datum: Utförd av: Fukt & SaneringsTeknik AB acc Nr: 7443:1

Luft-till-vatten splitsystem

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet

* Elförsörjning med solceller

Geoenergi i köpcentra, är det en ekonomisk affär? Sofia Stensson

Värmepumpens verkningsgrad

Agenda. Vad är vad? Solfångarsystem - solvärme Typer av solfångare Sol-värme-ekonomi

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump.

AB Svenskt Klimatneutralt Boende

Sol och frånluft värmer Promenaden

eq Luftbehandlingsaggregat Nya Semco Roterande Värmeväxlare med marknadens bästa kylåtervinning

Vad är vatten? Ytspänning

Informationsmöte. Välkommen!

Är bergvärme något för mig? Det här behöver du veta innan du bestämmer dig.

Luftkonditionering 2009

Värderingsmodell för efterfrågeflexibilitet. Johan Kensby Linnea Johansson

Förnybar energi. vilka möjligheter finns för växthus? Mikael Lantz

Sebastian Häggström, EE1c, El- och Energiprogrammet, Kaplanskolan, Skellefteå.

Var lyser solen bäst?

Transkript:

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Energilagringsteknik C, 5p AV: Magnus Berglund Martin Skogfält Tomas Tengnér 2008-03-18 ClimateWell lanserar en produkt som bygger på att värme lagras in i saltkristaller och kan tas ut i form av värme eller kyla. Miljövänligt och effektivt. Men håller tekniken måttet för större system? I projektet utreds systemets termodynamiska grundprincip, dess möjligheter och jämförelse med konventionell teknik. Resultaten visar att tekniken bör rikta sig mot varmare klimat för att generera kyla. För värmelagring finns bättre alternativ. Nyttan jämfört med en konventionell kompressorkylmaskin är minskad elförbrukning och lägre löpande kostnader. Med ett högre elpris skulle tekniken kunna konkurrera med konventionell kylning även ekonomiskt. För transport av lagrad energi är tekniken dyr och medför komplikationer.

Innehållsförteckning Inledning Företaget ClimateWell 10 Teknisk princip Produktspecifikation Process Temperatursänka Värmekälla Laddning av systemet Urladdning av systemet Litiumklorid Beräkningar för värme/kyl system Sopförbränning i södra Europa Transport av energi lagrad i salt Säsongslagring av värme Diskussion Transport av lagrad salt till fjärrkylnät i London Säsongslager i villa i Sverige Slutsats BILAGA 1 - Sopförbränning i södra Spanien BILAGA 2 - Säsongslagring av värme i villa

Inledning Solen är en outtömlig och ren energikälla. I områden med stort uppvärmningsbehov används solfångare för uppvärmning av hus och tappvarmvatten. På sydligare breddgrader är inte uppvärmning något stort problem, utan kylning och luftkonditionering. Konventionell kylteknik kräver el, som ofta kommer från kol och olja, och bidrar till klimatförändringar och andra miljöproblem. Ett sätt att minska miljöpåverkan är att använda solenergi istället för elektricitet. Ett dilemma med solenergi är att man inte kan reglera solens instrålning. Någon form av energilagring är därför nödvändig. Som värmelager används traditionellt utrymmeskrävande ackumulatortankar, men dessa lämpar sig inte för kylproduktion. Företaget ClimateWell är med sin nyutvecklande teknik i form av solenergi lagrad i hygroskopiskt salt kanske ett steg närmare lösningen på problemet. Här gör man nämligen om värmeenergin från solfångarna till svalkande kyla åt de upphettade spanjorerna. Syftet med denna rapport är att titta närmare på tekniken de använder samt studera några olika applikationer som denna teknik kan användas till.

Företaget ClimateWell är ett litet företag med 15 anställda beläget i Hägersten utanför Stockholm. Företaget är ledande inom nästa generations klimatanläggningar. Målgruppen är hotell, mindre kontor och enfamiljsvillor speciellt i södra Europa. Produkten är patenterad och uppfinnaren Göran Bolin arbetar fortfarande med utveckling av den. Mer information om företaget finns på deras hemsida www.climatewell.com. ClimateWell 10 Produkten som ClimateWell AB utvecklar heter ClimateWell 10 (CW10) och är fortfarande klassat som ett utvecklingsprojekt. Utgångspunkten är att man tillgodoser systemet med värme från solfångare för att förse lokaler med värme och kyla. Dagens system kräver elektricitet för pumpar och kontrollsystem, men i nästa version har elförbrukningen reducerats till enbart kontrollsystemet vilket minskar driftkostnaden kraftigt. Produkten är utvecklad för mindre system, men planer finns att utveckla större system med parallellkopplade moduler 1. Teknisk princip CW10 bygger på att litiumklorid (LiCl) har en stor förmåga att binda till sig vatten. Det är en trestegs absorptionsanläggning, där alla aggregationsformerna är representerade i form av kristallint salt, flytande vatten samt vattenånga. I oladdat tillstånd är saltet löst i vatten. Vid laddning hettas saltlösningen upp så att vatten förångas och kondenseras i en separat behållare. Vid urladdning låter man det rena vattnet förångas och åter absorberas i saltlösningen. Denna process tillåter inte laddning och urladdning samtidigt. För att kunna ladda och kyla samtidigt har man två identiska system i samma CW10-modul. När det ena laddas kan det andra urladdas. Produktspecifikation En CW10-anläggning kostar i dagens läge cirka 100 000 kr exklusive solfångare och installation. Det kan jämföras med priset för en bergvärmepump 2. Kostnaden för det hygroskopiska saltet (LiCl) är cirka 58 kr/kg 3. Mängden litiumklorid som krävs är 54 kg per tunna, 108 kg totalt och mängden vatten är 117 kg/tunna vilket motsvarar 234 kg totalt. Hela systemet väger 740 kg, är 1,85m högt och tar upp en yta på cirka en kvadratmeter 4. 1 2!"# 3 $#% & '! 4 # #(')*+ * )#,##- % *.."

För att ladda en CW10 modul krävs det 88 kwh 5. Med en temperatur på 83 C från värmekällan och 30 C från temperatursänkan ger det en laddningseffekt på 15 kw och en laddningstid på cirka 3 timmar. För att ladda systemet krävs det att man har en temperaturskillnad på minst 50 C mellan värmekällan och temperatursänkan. Ett fulladdat system har en lagrad kylkapacitet på 60 kwh och en värmekapacitet på 76 kwh 5. Den maximala kyleffekten är 10 kw per tunna och värmeeffekten är på 25 kw. Eftersom man varma dagar vill kunna ta ut kyla samtidigt som man laddar systemet så har man delat in lagringskapaciteten på två tunnor i stället för en. Medan den ena levererar kyla till huset och värmer en eventuell innehavd pool samt förvärmer tappvarmvatten, så är den andra inkopplad till solfångaren och laddas. Både vid laddning och urladdning sker ett värmeflöde till temperatursänkan. För att få nytta även av denna värme kan en swimmingpool användas som temperatursänka, eller så kan förvärmning av tappvarmvatten användas som sänka 5. 5 "/.*0* +$1"

Process I CW10's arbetscykel används 45 kg vatten per tunna, alltså 90 kg totalt. Koncentrationen i saltlösningen varierar mellan 46-47 wt% när den är fulladdad och 31 wt% när den är urladdad. Mängden salt som kristalliseras är 31 kg. Den totala energin som kan tas ut för att kyla är 60 kwh 6 vilket motsvarar övergångsentalpin för vatten i vätskeform till ånga (h fg 2400kJ/kg 7, beroende av trycket, vilket varierar från 1 kpa-6 kpa). Vid produktionen av värme kondenserar ångan och avger sin värme till värmeväxlaren i det nedre kärlet, det kondenserade vattnet absorberas i saltet och värme frigörs även där. Andelen energi som kommer från saltet vid produktion av värme är endast en femtedel, resten utgörs av den kondenserade ångan 5. Temperatursänka Temperatursänkans uppgift är att kondensera den heta vattenånga som bildas när saltet separeras från vattnet. En bra temperatursänka är enligt ClimateWell en swimmingpool som ligger i anslutning till huset där man kan kyla med det kalla vattnet och samtidigt dra nytta av den lågvärdiga energi som avges då ångan kondenserar i CW10 5. Andra möjligheter till temperatursänka är förvärmning av tappvarmvatten eller uppvärmning av borrhål för bergvärme. För större installationer rekommenderas kyltorn som temperatursänka. 5 Värmekälla CW10 är helt beroende av en värmekälla som levererar en temperatur som är minst 50 C högre än temperatursänkan. I det här systemet är solen den naturliga värmekällan, men även spillvärme från industrier kan användas 5. 6 "/.*0* +$1" 7 23,1++- 45##67..5%#89 5,

Laddning av systemet Solfångaren på huset absorberar värme från solen. Värmen leds genom rörledningar till det nedre kärlet 8. Saltlösningen som finns i botten av kärlet pumpas upp och sprayas över värmeväxlaren 8. Vattnet separeras från saltet, förångas och leds till det övre kärlet medan saltet faller ner och fångas upp av ett filter 8. Det övre kärlet kyls av en temperatursänka så att den heta ångan kondenserar 8. När saltbatteriet är laddat kan det användas för både uppvärmning och kylning 8. 8 "/.*0* +$1"

Urladdning av systemet När man vill ladda ur batteriet kopplas solfångaren ur och en annan enhet som ska värmas upp kopplas istället in i det nedre kärlet, till exempel golvvärme eller förvärmning av varmvatten eller en pool. I det övre kärlet ansluts husets luftkonditionering. Vattnet i det övre kärlet pumpas och sprayas över värmeväxlaren på samma sätt som vid uppladdningen Den relativt varma luften värmeväxlas från huset och gör att vattnet förångas på grund av vakuum i tanken och temperatur sjunker och går åter in och värmeväxlas i huset. Skillnaden i ångtryck mellan vattensida och saltsida gör att ångan sugs ner i saltbehållaren. I det nedre kärlet kondenserar ångan och absorberas i saltet som droppar ner genom filtret och värme avges. Processen fortlöper ända tills allt salt har löst sig i vattnet och temperaturskillnaden mellan kärlen sjunker 9. 9 #: ;#

Litiumklorid I ClimateWell så använder man sig av litiumklorid som hygroskopiskt salt. Att saltet är hygroskopiskt betyder att det absorberar förångat vatten. Det är en spontan exoterm reaktion som sker när vattenmolekylen absorberas av saltet och resulterar i att värme frigörs. Tekniken som används är inte alls något nytt utan har varit känd länge. Hygroskopiska salter har länge används som absorptionsmedel för att skapa låg fuktighet i olika miljöer för att undvika korrosion och fukt skador. Litiumklorid i sig är dock korrosivt. I den här typen av kemisk lagring så mättar man saltet med vatten och saltet löses upp i joner som löser sig i vattnet. Vid laddning torkas saltvattnet med värme från solfångare och vattnet separeras från saltet som fälls ut i saltkristaller. Vattnet får kondensera och förvaras i en annan behållare. Vid urladdning sänker man trycket i systemet så att vattnet återgår till ångfas. Värme frigörs i den kemiska reaktionen när saltet åter absorberar vattenångan. Varje litiumkloridmolekyl absorberar två vattenmolekyler vid mättat tillstånd. I ett normalfall med 1 Atm lufttryck och 20 C krävs en temperatur på 93 C för att få vattenmolekylerna att förångas och saltet att kristallieras 10. Då kommer den exoterma reaktionen att frigöra 37 kj/mol LiCl 11. 10 23,1 +++<!= 8(."># 11 23,1+++% 6%'8$%8

Beräkningar för värme/kyl system Sopförbränning i södra Europa Södra Europa har ett stort kylbehov. Dessutom har de ofantliga sopberg. I Sverige drivs nu stor utbyggnad av kraftvärmeverk där man eldar sopor och producerar både värme och el ur verken. I södra Europa är behovet av värme mindre. Med ett system likt ClimateWell`s skulle värme från sopförbränning kunna användas till kyla och luftkonditionering. Dåva Kraftverk utanför Umeå eldar 20 ton sopar per timme och producerar ur det 55 MW värme samt 10 MW el 12. Vi tänker oss ett kraftverk med motsvarande effekt i Södra Spanien där man lagrar in värmen dygnet runt för att plocka ut som kyla under de varma timmarna. Tänkt fall med produktion 365 dagar per år och att verkningsgraden i värme till kyla är 68 %. Under natten kommer 660 MWh värme att kunna lagras undan i LiCl. För det åtgår 809 815 kg LiCl och en effektiv lagringsvolym på 393 m 3. Kostnaden enbart för saltet blir 47 miljoner SEK. Effektuttaget under dagen i kyla blir 75 MW. Under ett år kommer kylenergin uppgå till 328 GWh. Sopberget kommer för spanjorerna på det här sättet minska med ca 175 200 ton/år och kyla uppåt 7500 bostäder under dagstimmarna. Med ClimateWells teknik kan ett kraftvärmeverk för fjärrkyla dimensioneras efter medeleffektbehov. Med konventionella absorbtionskylmaskiner utan möjlighet till energilagring skulle det krävas fler laständringar i kraftvärmeverket, eftersom lastkurvan för fjärrkyla varierar kraftigt över dygnet. 12. #".?@A++

Transport av energi lagrad i salt Företaget ClimateWell har framtidsplaner på att använda denna teknik för att ta vara på den spillvärme som stålverket i Oxelösund årligen släpper ut vilket motsvarar ungefär 2 TWh. Planer finns att antingen använda zeoliter och transportera den med tåg till en närliggande stads fjärrvärmenät. En annan vision är att lagra värmen i hygroskopiskt salt och föra den med båt till London som i sin tur använder den till att kyla kontor och sjukhus 13. Fördelen med att lagra in värmen i salt istället för vatten är att salt inte har några lagringsförluster så länge den hålls separerad från fuktig luft och eftersom saltet har en högre densitet så kräver den mindre utrymme. Nedan följer ett räkneexempel med litiumklorid som lagringsmedium: Den årliga energin i form av spillvärme från stålverket uppgår till 2TWh. Med ClimateWell 10 så är utbytet 0,68 kwh kyla för varje kilowatt värme man sätter in. I dagsläget kan en modul som innehåller 108 kg salt lagra in 60 kwh kyla. Man har ännu inte testat denna teknik i stor skala utan enbart parallellkopplat flera CW10-moduler med varandra 14. Om man antar att man kan torka ut saltet helt och hållet och få ut hela den potentiella energin som saltet faktiskt kan ge i kyla. Varje kilo salt kan vid 273 K absorbera 1,48 kg vatten 15. Eftersom den potentiella energin kyla är direkt kopplad till omvandlingsentalpin för vatten så kan varje kilo uttorkat salt ge: E = 1,48 kg x 2400 KJ/kg = 3552 kj 1 kwh Ur 2 TWh värme kan man alltså få ut 1,36 TWh kyla. För att detta ska vara någorlunda lönsamt måste transporten uppdelas på ett antal båttransporter under året. Hur många det blir beror naturligtvis på faktorer såsom effektbehov, kostnader och båtkapacitet med mera. London har ett klimat som inte har lika stort kylbehov på vinter som sommar. Stålverkets spillvärme har ungefär samma effekt under alla årets månader, men London har litet kylbehov under halva året. För att lagra in den spillvärme som avges under kalla månader för att sedan användas varma månader krävs enorma kvantiteter salt. Därför begränsas uttaget till att man bara tar ut spillvärme när kylbehovet är stort. Då uppgår den totala energin värme som kan överföras till 1 TWh vilket motsvarar 0,68 TWh kyla. Denna energi kan ge London en fjärrkylanläggning med en medeleffekt på 155 MW. Detta är ett teoretiskt värde och beror till stor del på dimensioneringen av anläggningen. Om man kör en båttransport i månaden under årets sex varmaste månader och har en uppsättning salt som laddas medan en uppsättning laddas ur så skulle det krävas en saltmängd på ungefär 38 000 ton 13!?#2@A2@A@ 14 "% & **/.*0*$#" 15 23,1+++% 6%'8$%

till en kostnad av 2,19 miljarder kronor (vid ett kilopris på 58 kr/kg). Till detta tillkommer kostnader för transporter, fjärrkylanläggning och nät samt en del andra kringkostnader så som ombyggnationer av stålverk för att kunna ta tillvara på spillvärmen. Detta är en grov uppskattning och ska endast ge en fingervisning om vilka summor det kan handla om. Om man jämför detta med konventionell kompressorkylmaskin som har ett elektriskt COP = 6 och elpris på 0,15 16. Kostnaden blir 26 öre per kwh. ClimateWell har ett maximalt elektriskt COP = 77 17 vilket ger en kostnad på 2 öre för att omsätta den lagrade energin till kyla. Antal år som krävs för att kostnaden för saltet ska betala sig: Spillvärmen ger årligen 680 GWh kyla. Jämfört med konventionella kompressorkylmaskiner sparar man alltså 24 öre/kwh. Under ett år sparar man alltså 163 miljoner. Detta ger en återbetalningstid på 13år. 16.. :.:*& *"*: 17!?#2@A2@A@

Säsongslagring av värme Ur ett svenskt perspektiv är inte kyla något större behovsområde och vi riktar in oss mot att värma huset under vår långa höst, vinter och vår. Det kan vara av intresse att titta närmare på hur Climatewells produkt skulle fungera som värmepanna. Alltså hur mycket värme energi det genomsnittliga hushållet behöver, hur mycket salt skulle de behövas för att lagra in den energin och kan det vara ekonomisk eller ens praktiskt möjligt att lagra in solenergin under sommar perioden för att under vintern återge sin värme. Beräknat på en normalstor villa på 120 m 3 så har den ett ungefärligt årsbehov av värme på 20000 kwh 18. Det täcker både värme och varmvattenbehovet. Med en solfångaranläggning på 25 m 2, som är Climatewells rekommenderade storlek, skulle det på ett år ge teoretiskt ge en värmeenergi på 18000 kwh. Det värdet får man från en bra solfångar anläggning med effekt på 720 kwh/m 2. Det kan vara rimligt att anta att 3/4 av all instrålande solenergi fångas in på sommaren, och att det är under denna årstid som möjligheten att lagra undan energi för vinterhalvåret finns. Om vi tänker oss att 25 % av sommarens värme åtgår för att kyla huset och värma varmvatten så försvinner ytterligare energi att lagra. Då återstår 10 125 kwh att kunna lagra undan i form av kristalliserat LiCl. Detta motsvarar en kostnad på 720 000 kronor och en lagringsvolym på 6 m 3. 18. #".?@A

Konkurrerande alternativ ClimateWells tekniska lösning konkurrerar i första hand med konventionella kompressordrivna klimatanläggningar och värmepumpar. Dessa har ett betydligt högre COP (Coefficient Of Performance) än ClimateWells absorptionsanläggning, men drivs med dyr och ofta miljödålig elektricitet. I länder där kylbehovet är stort så är eleffektbehovet som störst (peak) under eftermiddagar med stark solinstrålning, då alla kylanläggningar går för fullt. Peak-produktion av el sker ofta med olje- eller kolkondens, som är skadligt för miljön och bidrar till global uppvärmning. Den konventionella tekniken har lägre investeringskostnad men högre driftskostnad. Toshiba Super Digital Inverter 1102 19 är en kompressordriven luftkonditioneringsanläggning med en variabel kyleffekt på 3 12 kw avsedd för kontor, butiker med mera och motsvarar CW10's kylprestanda. Kostnaden för inköp och installation är cirka 65000 kr 20. COP-värdet är 4.48 så vid en kyleffekt på 10 kw så drar den 10/4,48 = 2,23 kw el. Med ett årligt kylbehov av 20000 kwh och ett elpris av 1.20 kr/kwh så blir maskinens årliga elkostnad drygt 5300 kr. På 10 år blir den totala kostnaden 53000 + 65000 kr = 118000 kr. ClimateWell 10 har en genomsnittlig elförbrukning på 106 W 21 och en investeringskostnad på 100000 kr 22 plus 40000 kr för 30 m² solfångare 23. Dessutom tillkommer installationskostnad. En CW10-enhet har en årlig elförbrukning av ca 930 kwh och den årliga elnotan blir ca 1100 kr. Den totala kostnaden på 10 år blir 151000 kr. Med ett elpris på 1.50 kr/kwh blir 10-årskostnaden för konventionell luftkonditionering 132000 kr, 14000 kr dyrare än med nuvarande elpris. Motsvarande kostnad för CW10 blir 154000 kr, bara 3000 kr dyrare än nu. Med högre elpris blir CW10 alltmer attraktiv. Vid ett elpris på ca 2 kr/kwh blir CW10 det billigare alternativet. ClimateWell minskar CO2-utsläppen med 35 ton på 10 år. kostnad=investering+driftskostnad Konventionell: ClimateWell: kostnad= 65000+y 2230 x kostnad=140000 +y 930 x där y = antal år och x = elpriset 19 /.'= 20 $# -'##B. # 21 "% & **/.*0*$#"8 22 #: ;# 23 # ;' #?@A@$A@ A.'@A#@

Diskussion Transport av lagrad salt till fjärrkylnät i London I dessa beräkningar har endast hänsyn tagits till energiinnehåll och saltets kostnader. ClimateWells och SSABs plan är att bygga upp försöksanläggningar för att testa tekniken i lite större skala, man kan anta att det kommer krävas omfattande utredningar och utveckling innan man kommer att uppnå en omfattning som tagits upp i det här exemplet. Med tanke på den stora investering man är tvungen göra så är 13 år en förhållandevis lång återbetalningstid. Saltet kommer troligen att motsvara en ganska stor del av den totala kostnaden men båttransporter, som är löpande kostnad och är inte heller att underskatta. En komplett beräkning av återbetalningstid är inte möjlig att göra i denna rapport eftersom den skulle bli alltför komplex och tidskrävande. COP-värdet som har använts gäller för en CW10, men en större anläggning borde kunna komma upp i ett högre värde vilket minskar återbetalningstiden. En del praktiska problem som tekniken kan tänkas brottas med är transporten av saltet, det är stora mängder salt det handlar om och eftersom det krävs att saltet befinner sig fri från fukt så måste containers vara specialbyggda. Ett annat problem är att saltet skickas till London i kristallin form, men när det skickas tillbaka är det urladdat och löst i vatten vilket innebär att dess massa är ungefär dubbelt så stor. Säsongslager i villa i Sverige Det är uppenbart att det är orimligt att använda LiCl som bra energilagrare för större energibehov med begränsad värmetillförsel när man tittar på kostnader och förvaring. Det kostar över 700 000 skr för att köpa in salt som täcker lagringsenergin och ett förvaringsutrymme på över 6 m 3. För en privatperson är det för stora summor och avbetalningstiden skulle vara alldeles för lång. Man kan klart påstå att LiCl har en klar begränsning när det gäller möjligheter av säsongsenergilager i större dimensionering och under en längre period. ClimateWell 10 är en produkt som för tillfället inriktar sig mot medelhavsområdet där kyla är ett stort behov och solinstrålningen är jämnare fördelad över året jämfört med Sverige. I Sverige har vi dessutom inte samma behov av kyla för att få behaglig innetemperatur under sommaren. Tekniken bygger som tidigare sagt på kemisk saltlagring och kan både ge värme och kyla. Avbetalningstiden skulle bli ungefär 50 år om man jämför med direktverkande el och ett kwh-pris på 1,50 kr. Motsvarande avbetalningstid för en normal bergvärmepump blir ungefärlig 10 år.

Sopförbränning för kyla Stora kvantiteter av energi kan lagras in i systemet men man bör hålla nere kostnaderna för salt och lagring. Det är dyra poster och gör att systemet begränsas till att lagra kortare tider för större kvantiteter. Exemplet med sopförbränningen skulle teoretiskt och potentiellt kunna fungera. Systemet kan ha potential även i större system. Slutsats Som värmelager finner sig inte produkten lämplig. Begränsningen ligger i pris för salt och lagringsutrymme. Desto längre perioder av lagring med större kvantiteter minskar fördelaktigheten med systemet. Som kylsystem kan systemet tyckas lämpligt. Trots högre kostnader så kan systemet ändå ge vinst, inte i genererade inkomster, men i miljö- och samhällsnytta. Systemet bör dock begränsas i lagringsperiod och lagringsstorlek.

Kontakt Projektgrupp: Namn: Magnus Berglund Martin Skogfält Tomas Tengner Mailadress: mabe0025@student.umu.se mask0007@student.umu.se toster04@student.umu.se Kursanvariga: Namn: Åke Fransson Lars Bäckström Mailadress: ake.fransson@tfe.umu.se lars.backstrom@tfe.umu.se

BILAGA 1 - Sopförbränning i södra Spanien Data från DÅVA kraftvärmeverk i Umeå: DÅVA kraftvärme verk 24 20 ton sopor/h 55 MW Värme 10 MW El Climate Wells aktuella anläggning: 88 kwh (in) 108 kg salt 60 kwh ut (kyla) 1 kg LiCl kostar 58 kr/kg Värme till kyla har verkningsgrad på 68% Potentiell sopförbränningsanläggning: 365 dagars produktion 12 tim på natten lagrar man in värme i LiCl 12 tim på dagen tar man ut effekten ur LiCl Kyl effekt per maskin. 20 kw. Förbränning av sopor: 55 MW x 365 dagar x 24 timmar = 481,8 GWh (Värme) / år Elgenerering: 10 MW x 365 dagar x 24 timmar = 87,6 GWh (El) / år Total mängd sopor: 20 ton sopor x 365 dagar x 24 timmar = 175200 ton (sopor) / år Total kylproduktion: 481,8 GWh/år x 0,682 = kwh = 328,6 GWh kyla/år 24. #".?@A

Litiumkloridbehov: 55 MW x 12 timmar = 660 MWh 660 MWh / 0,815 kwh/kg LiCl = 809 815 kg LiCl Kostnader för lagring av litiumklorid nattetid: 809 815 kg x 58 kr/kg = 46 949 270 kr Total lagringsvolym: 809 815 kg / 2,06 kg/ = 393 114 =393 Kyleffekt under 12 timmar på dagen 0,86(55 MW + 55 MW) = 74,8 MW kyla under dagen. En Climate Well 10 har en kyleffekt på 10kW per tunna och denna anläggning skulle med andra ord motsvara: 74 800 kw / 10 kw = 7480 st

BILAGA 2 - Säsongslagring av värme i villa Geografiska komplikationer 75% av årets instrålning sker under sommarmånaderna 0,75 x 18000 kwh= 13500 kwh 25% försvinner i kylning och varmvatten under sommaren 0,75 x 13500 kwh = 10125 kwh 1 kg LiCl kan lagra undan 0,815 kwh (10125 kwh)/(0,815 kwh/kg LiCl) = 12423 kg LiCl Verkningsgrad för inlagrad värme värme är 86% 10125 kwh x 0,86 = 8707,5 kwh värme ut 1 kg LiCl kostar 58 kr 12423 kg LiCl x 58 kr/kg =720 534 kr Volym 2,06 kg/ 12423 kg LiCl / 2,06 kg/ = 6030 d = 6