Sänkning av fjärrvärmetemperaturen för ökad elverkningsgrad

Sammanfattning: Umeå Energi AB förser majoriteten av Umeå kommun med fjärrvärme. I det centrala fjärrvärmenätet finns två stycken kraftvärmeverk som producerar både värme och el av avfall, Dåva 1, respektive biobränslen i form av träflis och torv, Dåva 2. Kraftvärmeverk får i regel en bättre elverkningsgrad om fjärrvärmevattnets framledningstemperatur sänks, därför undersöks möjligheten och vinstpotentialen i att sänka framledningstemperaturen från kraftvärmeverken och därmed även andra värmeproducerande anläggningar i nätet. Syftet med detta arbete har varit att undersöka om det är möjligt att sänka framledningstemperaturen i Umeå Energi fjärrvärmenät samt vad den potentiella vinsten av detta skulle kunna vara. För att en sänkning av framledningstemperaturen ska kunna ske utan att värmeproduktionen minskar så måste flödet i nätet ökas så att samma värmemängd kan levereras. I rapporten utreds både läget med dagens flödesbegränsningar samt de flödesbegränsningar som gäller då en extra tryckstegringsstation kopplas in i fjärrvärmenätet. En linjäranpassning av de uppmätta värdena för framledningstemperatur och alfavärde, kvoten mellan producerad el och producerad värme, visar att en sänkning av framledningstemperaturen ger ett ökat alfavärde för båda kraftvärmeverken enligt ekvationerna nedan: α1=0,5834−0,0029∗TF   α2=0,7136−0,0026∗TF Förutom att alfavärdet påverkas av framledningstemperaturen så påverkas även värmeförlusterna i fjärrvärmekulverterna. En styrkurva ska i nuläget styra framledningstemperaturen som en funktion av utomhustemperaturen men enligt uppmätta värden kan den styrkurvan inte följas under en stor del av tiden på grund av för höga flöden. Detta tas som en ytterligare indikation på att styrkurvan för framledningstemperaturen bör ses över. Kopplad till fjärrvärmenätet finns en absorptionskylmaskin som kräver en framledningstemperatur på minst 95°C under sommaren, när absorptionskylmaskinen inte är i drift är kravet på framledningstemperaturen 75°C. Det har även utretts hur stor vinst det skulle kunna ge om kylmaskinen inte krävde en högre framledningstemperatur. Samtliga beräkningar har utförts på uppmätta driftfall från åren 2010 och 2011 som anses representativa även för kommande år. Optimeringsberäkningar har utförts, i Excel tillägget What’s Best!, för att se vilka framledningstemperaturer som skulle ge högst vinst vid den uppmätta värmeproduktionen varje timme under de två åren utifrån dessa har nya styrkurvor tagits fram och potentiella vinster beräknats. Resultaten visar att vid nuvarande driftsituation är den potentiella vinsten ungefär tre miljoner för båda åren med ungefär två miljoner i extra vinstpotential om kylmaskinen inte kräver en högre framledningstemperatur. Med en ny tryckstegringsstation inkopplad visar resultaten att vinstpotentialen skiljer sig något mellan åren, den potentiella vinsten för 2010 är ungefär 17 miljoner och för 2011 ungefär 11 miljoner. Även i detta fall finns en extra vinstpotential på ungefär två miljoner om kylmaskinen inte kräver en högre temperatur under sommaren. Slutsatsen av arbetet är att det finns både möjlighet och vinstpotential i att byta styrkurva för framledningstemperaturen så att en lägre framledningstemperatur kan användas. Då 2010 var ett ovanligt kallt år och 2011 ett ovanligt varmt år anses den beräknade vinsten för de åren representativ även för kommande år. Den beräknade vinsten vid inkoppling av en ny tryckstegringsstation är helt baserade på teoretiska flöden och bör därför ses som mer osäkert än övriga resultat. Rekommendationen är att testa använda de styrkurvor som rekommenderas och utvärdera vad vinstpotentialen är i en verklig driftsituation.