Analys och optimering av intern ångförbrukning i integrerade kraftvärmeverk : En fallstudie på Vattenfall Värme Uppsala

Sammanfattning: Idag är energieffektivitet, energihushållning och energisamarbeten en del av grunden för internationella och nationella strategier för hållbar utveckling. Det betyder att svensk industri och framför allt den del av industrin som utgör svensk energimarknad behöver jobba aktivt för att kunna vara verksamma även i framtiden. Denna rapport är skriven som en fallstudie vid kraftvärmeverket i Uppsala som ägs av Vattenfall AB. Anläggningen utgörs av avfallsförbränningspannor, hetvattenpannor, turbin och värmeväxlare. Kraftvärmeverket förser 90% av Uppsala stads hushåll med fjärrvärme samtidigt som viktiga verksamheter och industrier för staden också förses med energi. En viktig bransch för Uppsalas näringsliv är life science där Vattenfall utgör en viktig aktör för deras energiförsörjning. Life science företag är beroende inte bara utav fjärrvärme utan också fjärrkyla och ånga. Just ånga är viktigt för dessa företags tillverknings- och industriprocesser. Trots att Sverige har stabil kraftproduktion så kan inte elintensiv industri etablera sig i Mälarregionen på grund av kapacitetsbrist på stamnätet. Det betyder för life science-företagen att de kan exempelvis inte förlita sig på elintensiv energiproduktion som exempelvis elpannor. Syftet och målet med denna rapport är att genom modellering av Vattenfalls kraftvärmeverk undersöka hur ångleverans till industrikunderna kan säkras. Ångan är även viktig för kraftvärmeverkets egen energiproduktion då det finns kritisk internförbrukning. Genom att ångsystemets kartläggs och modelleras så kan olika konfigurationer (kallas senare i rapporten för scenarion) simuleras och utvärderas. De två huvudsakliga konfigurationerna som testas är följande. 1. Energieffektivisering: hetvattenproduktionen (läs fjärrvärmeproduktionen) används för att förvärma returvatten till mavatank vilken är en större ångförbrukare i systemet. 2. Investering: en ny hetvattenpanna (alternativt effekthöjning av befintlig hetvattenpanna) för att minska uttaget av ånga till produktion av fjärrvärme. Modelleringsverktyget som används är Ebsilon Professional 12 utvecklat av STEAG Energy Services. Verktyget är anpassat för bland annat kraftvärmeverk och är utvecklat för planering, design och optimering. Det finns ett bibliotek av färdiga komponenter som kan anpassas utifrån indata och målet med simuleringen. I modellen sätts följande systempunkter som obestämda/öppna punkter, vilka blir resultatet för simuleringen av varje scenario.  Ångleverans till kund  Ångförbrukning till en av avfallsförbränningens mavatankar  Inspädning av råvatten (kommunalt renat vatten med temperaturen 10 °C) Resultatet och analysen av simuleringarna utmynnar i att en kombination av de två konfigurationerna innebär största ångleveransen till kund. Nyckeltalet som används för att utvärdera resultatet är effekt från hetvattenprodcenten HVC och HVC2 per levererat ton ånga i timmen. Rapportens resultat ger en förbättring av nyckeltalet från ursprungstalet 2,3 till 1,0 det vill säga en minskning med 60%.