Lagring av industriell överskottsvärme hos Bharat Forge Kilsta i Karlskoga : Simulering av värmeförluster och regleringsundersökning

Sammanfattning: I takt med en ökande befolkning ökar användningen av energi. Samtidigt som energianvändandet ökar, avvecklas kärnkraftverken och därmed ökar kolkraftverkens användning vilket leder till utsläpp av främst koldioxid. Många industrier släpper ut mängder av överskottsvärme i naturen utan att den återanvänds. Ett sätt att ta tillvara på överskottsvärme, som annars går till spillo, är att lagra den. Om värme kan lagras och användas vid en annan tidpunkt kan den ersätta andra energikällor och onödiga utsläpp kan förhindras. Det finns idag tre olika metoder att lagra värmeenergi. Dessa är sensibelt värme, latent värme och kemisk värme. Inom varje metod finns olika system som beskrivs vidare i denna rapport. Bharat Forge Kilsta Kilsta är ett smidesföretag i Karlskoga. Deras smidesugn avger stora mängder värme som dels går till lokaluppvärmning men en del av värmen går till spillo. Skulle överskottsvärmen, som nu går till spillo, kunna lagras på ett effektivt sätt skulle både miljömässiga och kostnadsmässiga besparingar kunna göras. Syftet med rapporten är att redogöra och jämföra olika värmelagringsmetoder i en litteraturstudie för att se vilken typ som passar för industriell överskottsvärme i fallet med Bharat Forge Kilsta. Målet är att översiktligt redovisa olika lagringsmetoder samt olika system inom dessa med avseende på lagringskapacitet och kostnad. Utifrån simulering och reglering av bergrumslager och ackumulatortankar kan en passande metod, med avseende på energidistribution och energieffektivitet samt kostnad, för det specifika fallet väljas. Den mest utvecklade och kommersiellt använda metoden är sensibelt värme, den latenta och kemiska värmelagringen är fortfarande i forskning- och utvecklingsstadiet då de är mer kostsamma. Val av lagringsmetod avgörs utifrån lagringskapacitet, lagringstemperatur, kostnad, geografisk placering samt lagringslängd. Sensibelt värme passar bäst till långtidslagring, vid lägre temperaturer och där lagringskapaciteten måste vara stor till ett lågt pris. Latent och kemisk värme passar bäst för högre temperaturer då värmeförlusterna är små och energidensiteten är hög, kostnaden för dessa är dock hög och de tillämpas enbart i liten skala än så länge. Ur litteraturstudien kunde vissa system uteslutas, de system som skulle passa en industri som Bharat Forge Kilsta var bergrum och ackumulatortank. Resultatet visade att bergrummen har störst värmeförluster jämfört med den totala energin, däremot är lagringskapaciteten större. För att garanterat tillgodose värmebehovet vid extremdagar är det mest lämpligt att använda bergrummen. Kostnadsmässigt är de befintliga tankarna bäst lämpade, däremot klarar de enbart tillgodose värmebehovet i sex timmar vid extrembelastning. Om de befintliga tankarna används som system och 200 m3 tanken tilläggsisoleras kan omkring 100 000 kr per år sparas, räknat med att förlusterna skulle ersätta inköpt fjärrvärme och att skillnaden i värmeförluster enbart sker vinterhalvåret. Återbetalningstiden var kortast för de befintliga takarna, 1,4 år medan en ny ackumulatortank hade längst återbetalningstid, 3,2 år.