sou · GTB333d2 · 2006-01-01 00:00:00 — genomföra den kompletterande analys på el- och värmeområdet som tillkännagivit när det gäller åtskillnad mellan nätverksamhet och konkurrensutsatt verksamhet på elmark- naden såvitt avser avgränsningen till fjärrvärmeverksamhet och om det behövs föreslå reglering eller andra åtgärder. Föreliggande arbete utgör en underlagsrapport med syfte att analy- sera vilka tekniska begränsningar respektive möjligheter som finns i fjärrvärmenäten för tredjepartstillträde. Tredjepartstillträde tolkas som ett obegränsat tillträde. Följande frågeställningar har utretts: Vilka tekniska svårigheter och begränsningar finns? Finns det någon skillnad mellan stora nät i storstäder och små nät som finns såväl som separata nät i storstäder som i små kommuner? Måste/bör man skilja på nät och produktion i likhet med elmarknaden om tredjepartstillträde skall införas? Hur skall detta skötas? Vem skall svara för effekten? Utgör ett kraftvärmeverk en driftteknisk komplikation och i så fall vilken? Hur löses detta? Är potentialen industriell spillvärme eller potentialen andra aktörer (till exempel sopförbränning) tillräckligt stor för att motivera en öppning av näten? Kan konkurrensutsättning av driften i fjärrvärmeanläggningen och näten vara ett alternativ till tredjepartstillträde? Är nuvarande energiskattesystem en begränsning för tredje- partstillträde? Något lägre prioritet: Finns det tredjepartstillträde i grannländerna och hur har detta i så fall lösts eller avser man att införa tredjepartstillträde? Fjärrvärmeproduktionen uppgick till ungefär (2001) och svarar för av uppvärmningsbehovet av bostäder och lokaler i . Fjärrvärmen är den vanligaste uppvärmnings- formen i flerbostadshus, motsvarande av den upp- värmda ytan. Ungefär hälften av alla lokaler har fjärrvärme, medan endast av småhusen. Av de totala leveranserna går till bostadsuppvärmning, till lokaler och till industrin. Den totala energitillförseln för fjärr- värmeproduktion 2001, uppgick till . dominerade oljan i fjärrvärmeproduktionen. svarar biobränslen för . I diagrammet nedan redovisas hur utveck- lingen har sett ut . Energitillförsel i fjärrvärmesystemen , TWh Källa: , Energiläget i siffror. 3.1Fjärrvärme – ett tekniskt system Ett fjärrvärmesystem består av produktionsanläggningar för ener- giomvandling, distributionsnät och fjärrvärmecentralerna hos kun- derna som tar emot värmen. Värmen levereras i form av varmt vatten som från produktionsanläggningarna pumpas runt i led- ningssystemet där vattnet avger sin värmeenergi till anslutna kunder. Efterfrågan på fjärrvärme följer nästan helt variationen i utomhustemperatur. För att kunderna skall få rätt inomhustempe- ratur ställs krav på temperatur och flöden på det vatten som pum- pas runt i systemet. Ett flertal givare i nätet mäter kontinuerligt flöden, temperaturer och tryck som ett underlag för systemopera- törens drift av produktionsanläggningar och distributionspumpar. I större nät kan det ta innan det ifrån produktions- anläggningen utgående vattnet når de fastigheter som är belägen längst bort i nätet. Trögheten i systemet ställer speciella krav på planering och drift av hela fjärrvärmesystemet. I Figur 2 nedan illu- streras ett fjärrvärmesystem schematiskt. Schematisk Illustration av ett fjärrvärmesystem Nät och produktionsanläggningar planeras och drivs som ett sam- manhängande system för en optimal värmeleverans. Alla produk- tionsanläggningarna har sin bestämda roll i systemet och är i all- mänhet inte utbytbara, i synnerhet inte i mindre nät med få anlägg- ningar. I fjärrvärmesystemen finns en eller flera anläggningar som svarar för basproduktionen av värme. Den typen av anläggningar är i drift en stor del av året och levererar en relativ värme- mängd till nätet. Eftersom anläggningarna har lång utnyttjningstid, är värmeproduktionen i dessa stor och ägaren är beredd att göra ytterligare investeringar i anläggningen om det leder till ett ökat kapacitetsutnyttjande. Det finns också topplastanläggningar som endast är i drift . Den typen av anläggningar kan på grund av den korta drifttiden inte bära stora investeringar, vilket medför att ett högre bränslepris, och därmed en högre rörlig driftskostnad, kan accepteras om investeringen kan hållas nere. I medelstora och större nät finns även en eller flera produktionsanläggningar för mellanlast. Dessa anläggningar går in när kapaciteten i basanläggningarna inte klarar behovet men har avsevärt längre drifttider än topplastanläggningarna. Med last menas den värmeförbrukning – värmelast – som kunderna gemensamt utgör. I ett nät finns även reservkapacitet som minst bör kunna ersätta den största anläggningen i nätet. Exempel på produktionsanläggningar som utgör basen i ett fjärr- värmesystem är kraftvärmeverk, avfallseldade pannor, värmepum- par eller värme från en processindustri. Oljepannor används van- ligen som spetsproduktion , eller som reserv. Mellan bottenlastanläggningarna och topplastanläggningarna finns numera ofta en eller flera biobränsleeldade hetvattenpannor i större fjärrvärmesystem. I Figur 3 nedan illustreras ett varaktighetsdiagram, som visar hur effektefterfrågan kan variera under årets , sorterad i storleksordning och vilken typ av anläggningar som genererar värmen. Exempel på konsekutiv belastningskurva, dvs. värmelasten över årets , sorterad i storleksordning efter efterfrågan på värmeeffekt varje timme I figuren illustreras ett fjärrvärmnät med spillvärme som baslast. I mindre och medelstora nät är det vanligt med en stor biobränsle- eldad enhet antingen för enbart värmeproduktion eller för samtidig el- och värmeproduktion. För övrig produktion kan det finnas mindre biobränslepannor och för de kallaste dagarna oljepannor. En vanlig situation är att spillvärme- och/eller avfallsför- bränning producerar värme under större delen av året och kraft- värmeanläggningarna främst är i drift . En för- utsättning för att kunna producera el i en kraftvärmeanläggning är att det finns avsättning för värmen i fjärrvärmenätet. Värmeproduktionen i de olika anläggningarna styrs av flera para- metrar. I ett kraftvärmeverk styrs produktionen både av rådande elpris och tillgängligt värmeunderlag. Avfallseldade anläggningar styrs av tillgången på avfall. Spillvärme från industrin styrs av för- utsättningarna för produktionen i industrin. Kvalitén på värmeleve- ranserna från industrin varierar. Det finns industrier som levererar prima värme och som helt kan följa efterfrågans variation och det finns industrier som har en mer ojämn leverans, där energibolaget måste komplettera värmeleveransen så att rätt temperatur och flöde upprätthålls. Ofta primagörs industrins leveranser via en annan basproduktionsanläggning. Att elpannor tas i drift blir mindre vanligt. Däremot kan värme- pumpar vara ett konkurrenskraftigt alternativ. Värmepumpar kan även fungera som kylmaskiner, vilket medför att större invester- ingar kan bäras, eftersom försäljning av såväl kyla som värme ger intäkter för en sådan anläggning. I de flesta tillämpningar klarar inte värmepumpar de temperaturkrav som ställs i nätet , vilket medför att annan värmeeffekt måste kunna tillföras i anslutning till värmepumpen. Att tillföra den effekten på andra ställen i nätet går normalt inte om kunder skall försörjas med prima värme i det fjärrvärmeområde där värmepumpen finns. Vid höga elpriser talar åtminstone två skäl mot drift av värme- pumpar. Dels blir drivenergin till värmepumpen dyr, dels blir det fördelaktigt att producera el i kraftvärme om den möjligheten finns i systemet, vilket leder till att den värme som produceras vid sam- tidig el- och värmeproduktion måste få avsättning i nätet. Det vatten som pumpas ut i fjärrvärmesystemet från värmecentra- lerna och förs tillbaka från avnämarna via en så kallad returledning benämns hetvatten. Temperaturen på vattnet ligger i intervallet 40– . En stor skillnad mellan el och fjärrvärme är att elen är en helt standardiserad produkt som skall hålla en frekvens på och bestämda spänningsnivåer för olika typer av nät. Fjärrvärmen upp- visar en mycket större variation med många olika parametrar. Tem- peratur, flöden och tryck i systemen varierar över dygnet och året. Ledningar och pumpar dimensioneras med hänsyn till topografi samt produktionsanläggningarnas och avnämarnas lokalisering. Fjärrvärmenäten har i regel byggts ut successivt, anpassat till den marknad som uppstått inklusive de olika kundernas anläggningar och individuella förutsättningar. Nationella standarder har utveck- lats, men till följd av att näten är lokala och lokalt anpassade är variationen i uppbyggnad och struktur förhållandevis stora. Indivi- duella regler kan tillämpas eftersom det inte ställs några tekniska krav på att ett lokalt nät skall kunna samverka med ett annat. ger en momentan leverans, medan det varma vattnet som går ut från en värmecentral når de kunder som ligger längst bort . Det är en tröghet i systemen som har såväl positiva som komplicerande konsekvenser. Systemet klarar normalt variationer i temperatur, flöden och tryck utan att kundernas komfort försämras märkbart, men trögheten medför även speciella krav reglertekniskt. Framledningstemperaturen i ett fjärrvärmesystem kan variera beroende på utomhustemperatur och vad nätet är dimensionerat för. Returvattnet håller en temperatur . Cirkulationspumparna är eldrivna och förutom att pumpa runt vattnet har de till uppgift att övervinna tryckfallet i systemet. Pumpar är normalt placerade i värmepro- duktionsanläggningen och på andra ställen i nätet. De benämns då tryckhöjningspumpar. Eftersom vatten pumpas och kan matas från flera håll i nätet av pumpar belägna på olika platser, står vattnet helt stilla på vissa ställen i ledningarna, så kallade nollpunkter. Ju mer komplext nätet är, desto fler nollpunkter uppstår, olika produktionsanläggningar pumpar således mot varandra. Genom att styra pumparna kan noll- punkterna kontrolleras, hamnar en nollpunkt nära en kund kan kunden bli utan flöde och därmed utan värme. Samkörning av an- läggningar och ett flertal pumpar ställer därför höga krav på reglering och att driftoperatören har kontroll på hur nollpunkterna flyttas i nätet för att störningar hos anslutna kunder skall undvikas. I vissa driftsituationer löser operatören tryckproblemen genom att sektionera olika delar av näten. Sektionering sker genom att en ventil i framledningen stängs. I många nät kan systemen sek- tioneras på flera olika ställen beroende på vilka anläggningar som är i drift. Med den stora mängden hetvatten som ryms i rörsystemet kan nätet också betraktas som ett stort värmelager. Detta utnyttjas genom att nätet laddas upp med värme inför en annalkande köld- period eller om produktionsanläggningar behöver stoppas för till exempel ett planerat underhåll . Ett annat sätt att lagra värme för (dygn) är att använda hetvattenackumulatorer. När behovet av värme i nätet går ned, lagras värmen i ackumulatorn och när behovet stiger kan ackumulatorn laddas ur och ge värme till nätet. Därmed behöver inte topplastanläggningar användas och basanläggningarna kan drivas med en jämnare belastning , vilket medför en högre totalverkningsgrad. Fjärrvärmenäten är uppbyggda på olika sätt. Ett enkelt nät har en trädstruktur med huvudmatning från en produktionsanläggning och en ledningsstruktur med klenare rör-/kulvertdimensioner ju längre ut i nätets grenar man kommer. I en eller flera grenar kan det finnas mindre produktionsanläggningar, som går som topp- eller reservlast. Ett exempel på ett enkelt nät visas schematiskt i Figur 4. Exempel på ett enkelt nät Förkortningen FVC i figuren står för fjärrvärmecentral, som ofta även benämns abonnentcentral, och är den plats där värmen leve- reras in i kundens värmesystem via en värmeväxlare. Större nät kan vara mer eller mindre maskade eller ha en ring- struktur. Då har nätet oftast en eller flera överkopplingar mellan grenar, för att på kunna omfördela flödet i nätet och försörja kunder från flera håll. Överkopplingar höjer tillgängligheten och minskar risken för störningar hos kunder vid haverier eller repara- tioner i delar av nätet. I större nät finns även något större produk- tionsanläggningar placerade på fler ställen i nätet. Avsikten med att placera produktionsanläggningar, liksom ringmatning och de mellanformer som förekommer, är ekonomiskt grundade beslut för att minska konsekvenser vid driftstörningar i produktionsanlägg- ningar eller delar av nätet. De mindre produktionsanläggningarna ute i näten kan ofta endast försörja just den delen av nätet. Flera anläggningsägare uppger att näten inte längre dimensio- neras med tanke på framtida tillkommande laster. För 15–uppges att en viss överdimensionering med tanke på fram- tiden ha skett. Denna strategi har lett till att allt fler, såväl stora som små nät, får en alltmer utpräglad trädstruktur även när de växer. Trots att näten får en stor utbredning ökar inte antalet möj- liga inmatningsställen, utan tillkommande produktion måste till- föras i de stora stammarna, i regel där de befintliga produktions- anläggningarna är belägna. I appendix finns en beskrivning av nätstrukturen i systemen för några orter, , och . Från värmeleverantörens sida är det angeläget att kunna mäta stor- leken på värmeleveranserna till kunderna. Det grundläggande skälet är att kunna debitera kunderna den värme som levereras till dem. Av rättviseskäl är det viktigt att denna mätning blir så noggrann som möjligt. I sker individuell mätning vid leveranser till enskilt an- slutna användare som småhus, offentliga byggnader och industrier. Däremot är det mindre vanligt med mätning av värmeleveranser till enskilda lägenheter i flerbostadshus. I till exempel är in- dividuell mätning av värme till enskilda lägenheter mer vanlig. När individuell mätning saknas i flerbostadshus, grupper av småhus eller andra byggnader där flera kunder får värme från en gemensam abonnentcentral sker oftast enbart mätning vid centralen. Kost- nadsfördelningen mellan, till den centralen, anslutna kunder måste då göras med hjälp av schabloner till exempel med bostadsyta som grund för fördelningen. Mätning sker av levererad mängd värme i kilowattimmar och vissa leverantörer mäter även vattenmängden i kubikmeter och de- biterar en separat avgift för den. Skälet till att vattenmängden mäts är att den kund som har en effektiv utrustning kan åstadkomma en större sänkning av temperaturen på det vatten som kommer in till dennes fjärrvärmecentral och därmed leverera tillbaka en lägre returtemperatur. En sänkning av temperaturen medför att ett mindre flöde av vatten behövs för att tillföra kunden samma ener- gimängd. En sänkning av returtemperaturen gynnar bland andra producenter som har kraftvärmeanläggningar. Dessa vill därför via mätning av värmemängden gynna de som åstadkommer minsk- ningar av flödet. Eftersom energimätningen baserar sig på tempe- ratur och flöde, kan värmemängdsmätaren även användas för detta ändamål. Generellt gäller att större onoggrannhet måste accepteras vid värmemätning än vid till exempel elmätning. Såväl tekniska prestanda som kostnader utgör begränsningar. Av drifttekniska skäl har fjärrvärmeleverantören även behov av att mäta flöden, tryck och temperatur på olika platser i fjärrvärme- nätet. Värmeenergin som matas in från olika produktionsanlägg- ningar kan mätas på samma sätt som beskrivits ovan. Vatten som levereras in på nätet från olika produktionsanlägg- ningar får inte ha för stora skillnader i temperatur. Är temperatur- skillnaderna för stora kan det bildas temperaturfronter, stråk med olika temperatur, som kan förorsaka utmattning av materialet i led- ningarna. Mätning av trycket i olika delar av nätet är nödvändigt eftersom såväl ett för högt som ett för lågt tryck kan ställa till stora problem. En grundförutsättning för att även perifert belägna kunder skall få sina leveranser är att trycket mäts och regleras så att tillräckligt tryck, oftast 16 bar(e), erhålls även hos dessa. Hela fjärrvärmesy- stemet är dimensionerat för ett högsta tryck vilket sätter den övre gränsen för tillåtet tryck. Ett för lågt tryck i systemet innebär risk för kokning med ångimplosioner och kraftiga tryckslag i nätet som följd. Ett tredje skäl för tryckmätning är att det är nödvändigt för att veta var man får så kallade nollpunkter när två eller flera anlägg- ningar matar ett gemensamt nät från olika håll. I dessa punkter, som vandrar, beroende på driften av de olika anläggningarna är Detta leder till att vattnet kan komma att stå stilla i delar av systemet, finns en kund ansluten på ett sådant ställe riske- rar han att bli utan värme under en kortare eller . Statistiken nedan är hämtad från Svensk Fjärrvärmes medlems- statistik. svensk Fjärrvärme har cirka 170 medlemmar och svarar för av fjärrvärmeleveranserna i . Ett medlems- företag kan ha flera nät, vilket gör att det finns statistik för cirka 2501 värmenät i . är av fjärrvärme- företagen i ägo. Övriga ägare är främst de stora kraft- bolagen . Det är en stor spridning i storlek mellan de olika näten. , eller 22 nät, har en energileverans på mer än 500 GWh . Så stor andel som levererar mindre än 20 GWh . Hit räknas även ett ganska stort antal mindre närvärmenät. Storleksfördelningen redovisas i diagrammet nedan. Procentuell fördelning av nätens storlek vad avser energi- leverans, totalt 250 nät Källa: Svensk Fjärrvärme, . 1 1 Endast nät med redovisad kulvert ingår i sammanställningarna. I Tabell 1 har några nyckeltal räknats fram för att illustrera skillna- derna mellan olika nät. Statistiken är inte heltäckande men tillräck- ligt omfattande för att nyckeltalen skall ge rätt storleksordning. Nyckeltalen är beräknade på sammanlagt 250 nät, varav enskilda fjärrvärmeföretag kan äga flera nät. Som exempel kan nämnas att Fortum värme har tre nät i och enligt svensk Fjärr- värmes statistik, totalt sju nät som tas med i beräkningen nedan. Några nyckeltal beroende på nätstorlek i GWh leverans (TWh) (GWh/km kulvert) (MWh per anslut- (GWh/nät) Källa: Svensk Fjärrvärme, . De tjugotvå största näten i har betydligt högre energitäthet än övriga nät. Linjetätheten, levererad energimängd per kulvert- kilometer, är ett strategiskt mått för en fjärrvärmeverksamhet. Ju tätare kunderna ligger, desto större är lönsamheten i att bygga ut fjärrvärmen. I de större näten är linjetätheten över 4 GWh per kul- vertkilometer medan den ligger i intervallet 2,3–2,8 för de medel- stora och mindre näten. Jämförs levererad mängd energi per an- slutningspunkt är skillnaderna mindre, 264 MWh per anslutnings- punkt för de större näten och 203–206 MWh per anslutning för de mindre näten. En anslutningspunkt kan ha flera kunder om det är ett bostadsområde med flerfamiljshus, eller bara en kund om det är en villa med förhållandevis liten energiförbrukning, eller en desto större kund om det är en industri. Det finns statistik över fördelningen mellan olika kundkate- gorier, den är inte heltäckande och dessutom behäftad med viss osäkerhet. Nedan redovisas ändå tre diagram som översiktligt illu- strerar skillnaden i kundsammansättning mellan små och stora nät. Andelen flerbostadshus är större i de stora näten medan andelen industrier och offentliga lokaler är större i små och medelstora nät. Översiktligt fördelning av kunder mellan olika fjärrvärme- system Källa: Statistik Svensk Fjärrvärme, . Generellt gäller att de större systemen också är de som funnits längst. En vanlig utveckling när ett fjärrvärmesystem etableras är att de byggnader som kommunen har inflytande över ansluts i ett tidigt skede. Det är en förklaring till att segmentet offentliga lokaler är större för små och medelstora fjärrvärmesystem än för stora. De större orterna är tätare bebyggda och andelen fler- bostadshus som är möjliga att anslutna i dessa är därför i regel större. På mindre orter är ofta andelen industri större än i stora städer och ofta kan en industri vara mycket dominerande på små orter, vilket medför att marknadssegmentet industrier ökar med minskad storlek på systemen. har statliga stöd- åtgärder bidragit till att småhusmarknaden byggts ut allt mer. Den största potentialen för anslutning finns i tätbebyggda områden vilket gör att småhusandelen är lägst på de små orterna. 4 Begrepp och problemställning För att tydliggöra frågeställningen ges här några begrepp och de- finitioner samt en diskussion kring vad som avses med ett tredje- partstillträde till fjärrvärmesystemen samt vilka funktionskrav ett införande av tredjepartstillträde ställer på de tekniska systemen. Begreppet tredjepartstillträde används i samband med avregle- ringar av olika nätverksindustrier som el, flyg, järnvägar, tele m.m.. Dessa industrier kännetecknas av ett produktionsled och ett distri- butionsled. Det senare steget är det som utgör infrastrukturen och som sådan utgör ett naturligt monopol. För att skapa en konkur- rens vid produktionen av olika tjänster inom dessa nätverksindu- strier krävs i allmänhet att den tidigare verksamheten delas upp i två delar. För de delar som utgör naturligt monopol införs ofta tredjepartstillträde, vilket innebär att nya producenter ges tillträde till existerande infrastrukturer på skäliga och icke diskriminerande villkor. Vid avreglering av elmarknaden innebar tredjepartstillträde att ett elhandelsföretag har rätt att sälja el till alla kunder, oberoende av plats i elnätet, samt rätt att utnyttja befintlig infrastruktur, obe- roende av vem som äger den, för att genomföra affären. På mot- svarande sätt är tanken att producenter av hetvatten/värme skall få rätt att utnyttja distributionsnäten för fjärrvärme för att kunna göra upp en affär och sälja värme direkt till kund. Enligt direktiven och vårt uppdrag skall vi belysa de tekniska förutsättningarna för ett obegränsat tredjepartstillträde. Vår tolkning av obegränsat tredjepartstillträde är följande: Producenter av hetvatten/värme får möjlighet att utnyttja distri- butionsnäten oavsett kontinuitet i leverans, effekt, energi, temperatur m.m. på leveransen bara affären är uppgjord med en kund som också är inkopplad på samma nät, oberoende av kundens lastprofil. Utan omfattande utredningar kan konstateras att tekniska förut- sättningar för ett obegränsat tredjepartstillträde inte finns i dagens fjärrvärmesystem. Uppgiften blir snarare att belysa vilka givna förutsättningar som finns i dagens befintliga fjärrvärme- system, och vilket utrymme det ger, vad avser tekniska aspekter, vid utformningen av tredjepartstillträde. En definition som ges av fjärrvärme är hämtad ur Energimyndig- hetens stadgar för bidrag vid konvertering från elvärme till fjärr- värme, och lyder: Med fjärrvärme avses ett system för centraliserad värmeproduktion och vattenburen värmedistribution som uppfyller följande kriterier: Det skall finnas ett kund - leverantörsförhållande. Kunden betalar för leveransen. Fler än en fastighet är anslutna och värmeleveransen är fördelad på flera kunder. Värmen bjuds ut kommersiellt inom fjärrvärmeområdet. Införs någon form av tredjepartstillträde behöver definitionen säkert ses över och anpassas för det ändamålet. 4.2Tekniska funktioner som bör vara uppfyllda Tredjepartstillträde innebär att en yttre aktör ges tillträde till nätet och därmed får möjlighet att gå in och konkurrera med den befint- liga fjärrvärmeleverantören om kunderna och värmeunderlaget. För att ett tredjepartstillträde skall vara möjligt bör vissa definierade funktioner finnas tillgängliga i fjärrvärmenäten, varav flera är av teknisk karaktär. I rapporten behandlas tekniska förutsättningar. Alternativa inmatningspunkter i nätet Grundtanken med tredjepartstillfälle är att fler aktörer skall få tillträde till nätet. Om antalet inmatningspunkter är starkt be- gränsat försvårar det förutsättningarna för tredjepartstillfälle. Behandlas i kapitel 5.1. Möjlighet att mäta effekt- och energiförbrukning kontinu- erligt Tillkommande aktörer tecknar avtal med enskilda värme- kunder.