mot · G302950 · 1980-01-24 00:00:00 — om en pilotanläggning för minskad energiförbrukning i tätort Om alternativ till kärnkraft och olja skall kunna utnyttjas i stor skala för uppvärmning, måste energin överföras i fjärrvärmesystem. Steget från att tillföra en byggnad värme genom alternativa produktionsenheter till att förse en hel tätort är, ur utvecklingssynpunkt, stort. Om man vid nyanläggning av fjärrvärme använder de temperaturer som är brukliga har man starkt försvårat utnyttjandet av spillvärme och solvärme i stor skala . Det behövs en referensanläggning för utformande av framtidsanpassade energisystem i andra tätorter. De förslag som presenteras i denna motion innehåller många intressanta lösningar för bättre energihushållning. Mycket stor vikt har lagts vid ekonomi i redovisade projekt. De mest intressanta komponenterna är: o Fjärrvärmesystem med låg vattentemperatur Nedan visas både bättre ekonomi och möjligheter för anslutning av alternativ till oljeeledade panncentraler o Utnyttjande av spdlvärme från reningsverk Med hjälp av värmepumpar kan energin tillföras konsumenterna med erforderlig temperatur. o Dieselmotordrift av värmepumpar Härigenom kan olja inbesparas utan att belasta landets elproduktionsenhet er. o Arslagring av solenergi i mark En lönsam form att klara vinterns värmebehov. o Överföring av energi genom soltak Denna konstruktion är väsentligt billigare än vad som har provats. Totalt visas hur oljekostnaderna kan minskas från 22 milj. kr. till ca 9,3 milj. kr. och att nödvändiga investeringar kan göras med god lönsamhet. Samtliga refererade utredningar och projekteringar har utförts av på uppdrag av i samråd med samt byggforskningsrådet. Vid utnyttjande av förnyelsebara energikällor som t. ex. solenergi samt spillvärme krävs att man i högre grad än beaktar begreppet energikvalitet. Detta kan uttryckas så att energi med högre temperatur har högre kvalitet än energi med lägre temperatur medan elenergi har maximalt hög kvalitet. I praktiken innebär detta att en energiform måste ha högre kvalitet än vad användaren kräver för att man skall kunna utnyttja denna energi, medan det således är slöseri att använda en energiform med alltför hög kvalitet. Generellt kan man säga att solvärme och spillvärme utnyttjas effektivare ju lägre temperatur som erfordras och att man endast med stora svårigheter, och därigenom höga kostnader, kan tillgodose ett temperaturbehov som närmar sig . I de försöksanläggningar som finns håller man av ovanstående anledning temperaturbehovet vid ungefär . Om de erfarenheter som dessa anläggningar ger skall användas i större skala måste man distribuera energin i fjärrvärmeanläggningar. Dagens fjärrvärmesystem arbetar med temperaturer mellan och beroende på årstid, vilket innebär att det blir svårt att utnyttja forskningsresultaten i stor skala om ingenting görs åt situationen . Utredningen reningsverk, energidistribution genom lågtemperatur - fjärrvärme , utförd för tätort, visar att det är fullt möjligt och dessutom ekonomiskt lönsamt att sänka temperaturerna i fjärrvärmesystemen så att man kan använda förnyelsebara energikällor i större skala. Under förutsättning att energiförlusten för fjärrvärmeanläggningen hålls kommer besparingen i investering genom minskad isolertjocklek att bli större än kostnadsökningen genom ökad värmeväxlaryta i undercentralerna. Den ekonomiskt optimala temperaturnivån beror i första hand på ortens värmetäthet, värmeväxlarytornas värmegenomgångstal, isoleringskostnaden, kostnaden för värmeväxlaryta samt konsumenternas erforderliga temperaturbehov. I ovanstående utredning för tätort (värmetäthet 80 GWh/ km2) har s. k. plattvärme växlare (värmegenomgångstal ca 5 000 W/m2°C) förutsatts. Utredningen visar för detta fall att medeltemperaturdifferensen mellan fjärrvärmetemperatur och erforderlig temperatur till konsument för undercentralen, i ett optimalt fjärrvärmesystem, bör vara , jämfört med det vanliga värdet , dvs. temperaturnivån i stället för vid dimensionerande utetempeatur. Fig. 1 visar de temperaturnivåer som är möjliga att använda i fjärrvärmesystemet som funktion av utetemperaturen. Här har förutsatts att är acceptabelt som varmvattentemperatur. T 'C FJÄRR VÄRME 20 t' c Figuren visar även att temperaturdifferensen mellan framledning och retur vid maximalt effektuttag blir ca . Även utan att man tar hänsyn till denna större temperaturdifferens blir investeringskostnaden mindre med lägre temperatur. Detta visas i Fig. 2 som beskriver kostnaden för undercentral med tillhörande andel av fjärrvärmenätet. Tm avser här medeltemperaturen mellan tillopp och retur i fjärrvärmesystemet. är den vanligen förekommande temperaturen vid dimensionerande utetemperatur. Den undercentral som avses i Fig. 2 är dimensionerad för 400 kW, och kostnadsbesparingen blir ca . genom att använda temperaturen i stället för . VÄRDEN FOR HAX-MEDEL-MIN-RETUR VARIERAR FRÅN ORT TILL ORT, BEROENDE PÅ KONSUMTIONENS TEMPERATUR OCH EFFEKTBEHOV INOM DETTA INTERVALL VARIERAR RETURTEMPERATUREN BEROENDE PÅ EFFEKTBEHOVET FOR TAPPVARMVATTE NUPPVÄRMNING TILLOPP OCH RETUR FÖR RADIATORER OCH VENTILATION 1* 1979/80. FRAMLEDN.-RETUR C 120 70 Dessa lägre temperaturer ger ökade möjligheter att producera energi i stor skala genom alternativ till oljeeldade panncentraler. Många av dessa alternativ, t. ex. värmepumpar och solfångare, har en begränsad förmåga att producera energi med höga temperaturer. Fig. 3 visar energiförbrukningens fördelning under ett normalår för den del av tätort som är lämplig att fjärrvärmeansluta. KOSTNADSÖKNING GENOM STÖRRE VÄRMEVÄXLARYTA FÖR VARMVATTEN UPPVÄRMNING DENNA DIMENSIONERING KRÄVS FÖR ATT ERHÅLLA TEMPERATURDIFFERENS VID LÄGRE TEMPERATURER PÅ FJÄRRVÄRMESYSTEMET BESPARING GENOM MINSKAD ISOLERING TOTAL BESPARING FÖR EN UNDERCENTRAL TEMPERATURER AR ANGIVNA VID . KOSTNADSÖKNING GENOM STÖRRE VÄRME VÄXLARYTA FÖR RADIATORER OCH VENTILATION BASERAT PÅ DYC NSM E DE IVA ETT NORMALÅR PANNCENTRAL PRODUCERAR .15% TOTAL YTA =137.000 MWh (1990) -tO°C + -H3"C r16°C + utetemp Genom at jämföra diagrammen i Fig. 1 och Fig. 3 kan man bedöma när den alternativa energiproduktionen icke längre kan användas för hela energibehovet. Ytan ovanför de streckade linjerna motsvarar således den energimängd som måste tillföras vid högre temperatur än motsvarande temperaturmaximum för den alternativa produktionsenheten. Denna ytas storlek är angiven i procent av hela den producerade energimängden. Här kan utläsas t. ex. att av årsenergibehovet kan produceras genom en energikälla med högsta möjliga temperatur . Även andelen elproduktion i en mottrycksanläggning skulle komma att öka med , om dessa temperaturer används. Utredningen reningsverk som energikälla visar att det från ett reningsverk släpps ut stora mängder energi i det renade vattnet. Detta vatten håller en temperatur av beroende på årstid och har således för låg temperatur för att utnyttjas direkt. Det är allmänt känt att värmepumpar i vissa sammanhang kan vara lönsamma. Den stora kostnaden vid användande av värmepumpar hänför sig till den anläggning som erfordras för att tillföra värmepumpens förångare värme av tillräckligt hög temperatur och i tillräcklig kvantitet. Se Fig. 4: LUFT SOLSTRÅLWIfUG VATTENDRAG F/ARk REWlWGSVERk FÖrÅlgaee överför värme till FTÄRRVÄRnEAULÄ fcGWI kl OEM systemets LippeyGGWAD I OLIKA FALU. Denna värme tillförs vanligen från uteluft, solinstrålning, vattendrag eller mark. Ur ovanstående värmekällor erhålls sällan hög temperatur värmebehovet är stort. Vid utnyttjande av värme från reningsverk är det möjligt att låta det rena vattnet direkt passera värmepumpens förångare, som kan kyla ned detta till nära . Värmepumpen höjer sedan temperaturen till ca , och energin kan användas i ett fjärrvärmenät som är dimensionerat enligt utredningen . För att åstadkomma denna temperaturhöjning åtgår viss del energi. Den energi som åtgår är dock mindre än hälften av den utnyttjningsbara energin. Fig. 5 visaratt man kan utnyttja 2,1 gånger så mycket energi än vad som tillförs genom olja till värmepumpens dieselmotor. Man kan även använda elmotor som drivkälla om det finns tillgång på elenergi, t. ex. . Om el används kan man utnyttja ca 4 gånger så mycket energi än vad som tillförs till elmotorn. När dieselmotor används utnyttjar man värmen i dieselmotorns kylvatten och avgaser. Genom detta kan man vid samma reningsverk erhålla mer energi till fjärrvärmesystemet genom att använda dieselmotor i stället för elmotor. Figuren visar att om man tillför i olja till dieselmotorn kan man i ett visst driftsfall erhålla i värme. OLJA TILL DIESEL> -MOTOR /// FÖRLUST I AVGASER OCH . TILLFÖRT Tia VARME- \\ HUMPENS FÖRÅNGARE För att man skall kunna utnyttja solenergi i större skala måste solinstrålningen utnyttjas. I de projekt som utförs på detta område skiljer man mellan dygns-, vecko- och årslagring. Projekt av typ dygns- och veckolagring finns i , , och i stort antal för tappvattenuppvärmning i villor. I dessa anläggningar används energin , och solen täcker då så gott som hela energibehovet . 2 VÄRMEMAGASIN 3. SOLVÄRME MED HJÄLP AV TAKPLÅT ^ ÅRSLAGRING AV ENERGI I LERA DIESELMOTORDRIVNA VÄRMEPUMPAR. Principskiss över det solvärmesystem som installeras i Lindälvsskolan, . I är även ett projekt som lagrar energi under uppförande. Detta projekt beskrivs i byggforskningsrapporten . Systemet bygger på att solvärme genereras av solabsorbatorerna (1) . Dessa består av mattsvart takplåt med infästade rör. Denna solvärme lagras sedan i den befintliga marken (2), bestående av lera, vilken värms till . För att man skall kunna föra ned och lagra denna energi sticks U-formade rör ned i marken. fungerar samma rör som värmeupptagare och sänker ackumulatorns temperatur till . För att man skall kunna använda energi från markackumulatorn måste denna transformeras till högre temperatur. Detta görs med hjälp av en värmepump (3), vilken drivs med en dieselmotor (4). Värme från denna dieselmotors kylvatten och avgaser höjer temperaturen ytterligare till den slutliga temperaturnivån. Den olja som åtgår för att driva dieselmotorn motsvarar en tredjedel av den olja som skulle ha förbrukats i en konventionell oljepanna. Den merinvestering som måste göras är ca 1,5 milj. kr. Detta innebär en återbetalningstid (pay-off-tid) . Totalkostnaden för värmeproduktionssystemet, (l)-(5), är av totalkostnaden för skolan. Förnyelsebara energikällor i tätort I finns möjlighet att utnyttja erfarenheter från de utredningar och projekt som presenterats ovan i så stor skala att anmärkningsvärda mängder olja kan inbesparas. Detta kan göras med godtagbar lönsamhet. Fig. 6 beskriver varaktigheten över energiförbrukningen, i den del av tätort som är lämplig att fjärrvärmeansluta, för ett normalår. Energiförbrukningen för denna del beräknas vara 128 200 MWh per normalår. produceras denna energi i lokala oljepannor som med en årsverkningsgrad av kräver olja, dvs. 22,0 milj. kr. Genom att man bygger en fjärrvärmeanläggning med total flexibilitet kan oljepannornas årsverkningsgrad höjas till . Kulvertsystemets förluster beräknas till , vilket innebär en totalverkningsgrad på , och oljeåtgången reduceras då till ca olja, dvs. 18,7 milj. kr. Genom att utnyttja den energi som släpps ut från Hammargårds reningsverk kan 50 000 MWh tillföras fjärrvärmenätet, vilket motsvarar den rutade ytan i Fig. 6. Den utveckling som sker på solfångarområdet kan göra det lönsamt att tillföra en del av energimängden i den rutade ytan genom solfångare med BASERAT PÅ DYGNSMEDELVARDEN FOR ETT NORMALÅR TOTAL YTA =135000 MWh PRODUKTIONSENHETEN MED HÖGSTA TEMP PRODUCERAR AV ÅR SE NE RG IBEHOVET -t6C -t0°c -t C +- <-!0°C +I3'C 3-16C tl9°C uletemp Dessa solfångare har dock ej medtagits i den kalkyl som presenteras nedan. Den från oljebesparingssynpunkt svåraste delen är den del av årsenergibehovet som i Fig. 6 finns ovanför den rutade ytan. Om kommer att fungera som beräknat kan en storskalig anläggning av denna typ förse kommunen med energi motsvarande den vita ytan i Fig. 6. Denna yta representerar ca 65 000 MWh. Storleken på den yta som en sådan anläggning erfordrar är ca 300 x 300 m., med energin lagrad i den under denna yta befintliga marken. Topplasten på ca 20 000 MWh måste tillföras genom fossilbränsleeldning i panncentraler. De exakta gränserna mellan ytorna i Fig. 6 måste bli föremål för betydligt mer omfattande utredningar än vad som har utförts. Följande tabell visar de besparingar och kostnader som kan bedömas gälla för ett genomförande av de ovan beskrivna anläggningarna. Erforderlig energimängd i bränsle Erforderlig kostnad oljepris /m3 milj. kr./år milj. kr./år Med hänvisning till vad som anförts i motionen hemställs att beslutar att som sin mening ge regeringen till känna att den pilotanläggning för minskad energiförbrukning i tätort som redovisas i motionen skall prioriteras och ges det stöd som dess betydelse för landets energiförsörjning motiverar.