Elkedler og varmepumper til fjernvarmen. Morten Boje Blarke

Transkript

1 Elkedler og varmepumper til fjernvarmen Morten Boje Blarke

2 9.15 Velkomst og overordnet introduktion til forskellige typer elkedler og varmepumper, deres driftsfunktionalitet, og potentielle betydning for værk og energisystem. Elkedler Funktionsprincipper og teknologi, Herunder resultat af netop gennemført undersøgelse omfattende 33 værker. Kompressionsvarmepumper Funktionsprincipper og teknologi. Absorptionsvarmepumper Funktionsprincipper og teknologi Diskussion Pause Praktiske erfaringer Udviklingen af et Smart decentralt anlæg i fjernvarmen og kampen for en rimelig afgiftspraksis. v/ Per Kristensen, Brædstrup Fjernvarme PBA-samarbejdet Elmarkeder, teknik, økonomi, og produkter. v/ Jørgen Morild og Jens Therkelsen, Energi Danmark Frokost Opdeling i tre grupper Gruppe 1: Elkedler v/ Carsten H. Sørensen og Leif Hornbak, Tjæreborg Industri Gruppe 2: Kompressionsvarmepumper v/ Thomas Lund og Per Skærbæk Nielsen, Coolpartners Aps Gruppe 3: Absorptionsvarmepumper v/ Mark Lange, RAMBØLL Kaffepause Opsamling og debat Afslutning og evaluering SLUT

3

4 Fjernproducent i fremtidens energisystem Morten Boje Blarke Lektor, Civilingeniør, Ph.D. i Bæredygtige energisystemer Institut for Energiteknik, Aalborg Universitet

5 Udfordringen fra vindkraft 2008 (20 % vind) 2025 (50 % vind)

6 Udfordringen fra solvarme Kilde: Arcon solar

7

8 MW Vind, CHP, Elforbrug Vest Danmark, januar January 2007

9 Electricity Production (PJ) Share of total electricity generation (%) Kraftvarmen giver efter for vind Distributed cogeneration 70% % % Wind production % Cogen share 30% 20% Wind share 10% 0 0% Wind production Distributed cogeneration Cogen share Wind share

10 Det smarte og fleksible energisystem Udveksling El El behov Vind Batteri Sving hjul Naturgas Gas Kraftvarme El kedel El varmepumpe Varme genvinding Køling Kølings behov Varme Abs. Varmep. Varmelager Kulde lager Varme behov Solvarme

11 450 MWe varmepumper MWe varmepumper 238 MWe varmepumper

12 To strategiske modeller for integration af vindkraft Indenlandsk integration (Smart Grid) Transnational udbygning (Super Grid) Unikt globalt eksperiment Indenlandsk integration Transnational udbygning Kendt teknologi Fra vind mølle succes til vind system succes Lokal innovation, beskæftigelse, og ressourcer Mainstream operatører, markeder, og producenter System integration

13 Elkedler Morten Boje Blarke Lektor, Civilingeniør, Ph.D. i Bæredygtige energisystemer Institut for Energiteknik, Aalborg Universitet

14 Lavspænding (400 V) og højspænding (10 kv)

15 Marginale produktionsomkostninger ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Naturgasmotor Naturgaskedel Elkedel

16 jan-07 mar-07 maj-07 jul-07 sep-07 nov-07 jan-08 mar-08 maj-08 jul-08 sep-08 nov-08 jan-09 mar-09 maj-09 jul-09 sep-09 nov-09 jan-10 mar-10 maj-10 jul-10 sep-10 nov-10 jan-11 mar-11 maj-11 jul-11 sep-11 nov-11 jan-12 Vægtet middelpris på månedsbasis [DKK/MWh] Varians Elspot og varians ,00E+16 1,00E ,00E+14 1,00E ,00E+12 1,00E ,00E+10 1,00E ,00E+08 1,00E ,00E+06 1,00E ,00E+04 1,00E ,00E+02 1,00E ,00E+00 Varians Vest Varians Øst Produktion Vest Produktion Øst Vægtet Middelpris Vest [DKK/MWh] Vægtet Middelpris Øst [DKK/MWh]

17 jan-07 mar-07 maj-07 jul-07 sep-07 nov-07 jan-08 mar-08 maj-08 jul-08 sep-08 nov-08 jan-09 mar-09 maj-09 jul-09 sep-09 nov-09 jan-10 mar-10 maj-10 jul-10 sep-10 nov-10 jan-11 mar-11 maj-11 jul-11 sep-11 nov-11 jan-12 Timer Tilnærmet månedsandel (744 timer/måned) Timer i måned hvor elkedel vinder 100% % 80% % 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% VEST ØST 12 per. Mov. Avg. (VEST) 12 per. Mov. Avg. (ØST)

18 sep-09 okt-09 nov-09 dec-09 jan-10 feb-10 mar-10 apr-10 maj-10 jun-10 jul-10 aug-10 sep-10 okt-10 nov-10 dec-10 jan-11 feb-11 mar-11 apr-11 maj-11 jun-11 jul-11 aug-11 sep-11 okt-11 nov-11 dec-11 jan-12 Rådighedspris [DKK/MWh] Markedsvolumen [DKK/måned] Det primære reservemarked (Vest) Markedsvolumen OP-VEST Markedsvolumen NED-VEST Vægtet pris primærreserve OP-VEST Vægtet pris primærreserve NED-VEST

19

20 DKK/MW Historiske investeringspriser (samlet projektomkostning) MW Linear trend Højspænding [DKK/MW] Linear trend Lavspænding [DKK/MW] Højspænding [DKK/MW] Lavspænding [DKK/MW]

21 Tilfredshed med projekt og aktører 100% 90% 9% 17% 4% 9% 10% 9% 9% 5% 4% 14% 15% 80% 43% 70% 59% 60% 50% 64% 39% 74% 61% 67% 57% 73% 36% 65% Meget utilfreds 40% Overvejende utilfreds 30% 57% 22% Overvejende tilfreds Meget tilfreds 20% 41% 45% 10% 27% 22% 26% 26% 24% 30% 18% 20% 0%

22 Ville købe igen? Måske endda en større kedel? 100% 8% 90% 17% 17% 80% 21% 70% 60% 38% 50% 33% 39% Nej, bestemt ikke Næppe 40% Muligvis Ja, helt bestemt 30% 8% 20% 38% 22% 25% 10% 0% Ville købe i dag Ville have købt større kedel, hvis tilslutningsbidraget blev fjernet 4% Ville have købt større kedel, hvis tilslutningsafgift (månedlig abonnementsbetaling) blev fjernet?

23 Kompressions- og absorptionsvarmepumper Morten Boje Blarke Lektor, Civilingeniør, Ph.D. i Bæredygtige energisystemer Institut for Energiteknik, Aalborg Universitet

24 Funktionsprincipper: Kompression og absorption Kompression Drivmiddel: El Absorption Drivmiddel: Varme

25 Varmepumpe-konfigurationer District cooling Cold Storage Flue gas waste heat recovery Evaporator Compressor High pressure heat pump Condenser/ Gas cooler Expansion Geothermal Solar heat (direct or indirect) District heating Hot Storage Electricity grid

26 Kompressionsvarmepumpe teknisk-økonomisk datablad Tilsvarende for absorption i bilag Højtryks NH 3 Parameter Unit Capacity MW heat 0.5 to unlimited COP at +2 C COP at +8 C COP at +15 C COP at +30 C Investment M per MW heat Annual O&M p.a. 2 3 % of investment 1 2 % of investment Varmeoptag Heat source Source temp. Unit Ground source C M per MW heat Sea/waste/ground water 0-15 C M per MW heat Geothermal 1 30 C per km M per MW heat per km Flue gas incl. Cold Storage C M per MW heat 4 0.4

27 Marginale produktionsomkostninger ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Naturgasmotor Naturgaskedel Elkedel Varmepumpe

28 To modeller for fremtidens fjernvarmeproducent? Elproducent og systemtjenesteudbyder Gas (og biogas) i gasmotor/turbine Elkedel Absorptionsvarmepumpe Varme- og kølingsproducent Elforbruger og VE-producent Solvarme Kompressions-varmepumpe Biomasse VE- og biobrændselsproducent Varme- og kølingsproducent

29 Konklusioner Elkedler har som forventet fundet indpas i kraftvarmen (ca. 300 MW) men markedet er usikkert Gode erfaringer med absorptionsvarmepumper har i kraftvarme og geotermi Kompressionsvarmepumper mangler fodfæste og er i virkeligheden snarere et alternativ til kraftvarme end til elkedler Varmepumper er kerneteknologi i komplekse og høj-optimerede energianlæg Ideel anvendelse af varmepumper er til kombineret varme og kuldeproduktion Danmark bør være på forkant med at høste erfaringer på Smart Grid teknologier, det tjener det decentrale og lokalt forankrede energisystems fremtid