Varmeforsyning i nyt område

Transkript

1 Varmeforsyning i nyt område Bachelorprojekt efterår 2013 Casper Sørensen d

2 Titelblad: Forfatter: Casper Sørensen Studienummer: V09874 Klasse: Klasse A. 6 semester Skole: Aarhus Maskinmesterskole Uddannelse: Professionsbachelor i maritim og maskinteknisk ledelse og drift Vejleder: POH Dato for aflevering: 16/12-13 Omfang for rapport: 67 sider Normalsider: 32,6 Anslag: Bilag: Vedlagt på CD-ROM 2

3 Abstract: Focus today on taking advantage of the renewable resources available in Denmark is increasing. Both in the general use of energy such as transport, but in particular energy used for heating buildings and institutions. This project discusses the heat supply of a new urban area located in the southern part of the city of Viborg. The project will take aim in finding the best solution of meeting the heat supply in the precise area. The new urban area is by the structure plan designated to include 1400 units. This includes single-family houses, storey buildings and institutions. The new strict rules regarding the insulation in the building regulations 2010 will be included in the assessment. The project starts with a brief walkthrough in energy usage in general, and a description of the new urban area. An analysis of some chosen solutions, as establishing a district heating system, individual biomass systems and heat pump solutions will be carried out. This analysis is visualized in a model which shows the price trends in a period. The prices include investment, fuel and maintenance. My assessment will not only include the economical aspect of the issue, but also the operational issues of the supply. The best solution for the urban area is district heating due to the existing grid in Viborg, and the fact that biomass legally can be integrated to the grid, gives the existing users of the district heating an economical advantage. The transmission line at the heating plant Gyldenrisvej, has dimensions which can handle the increased heat demand. The location of the boiler plant is optimal at the industrial area north of Holstebrovej. The chosen boiler solution is a type where wood chips are the fuel material. 3

4 Indholdsfortegnelse: Forord:... 6 Præsentation af Energi Viborg:... 6 Læsevejledning:... 8 Metode... 8 Indsamling af empiri:... 8 Anvendelse af empiri:... 9 Formål:... 9 Indledning: Beskrivelse af projekt: Problemformulering: Afgrænsning: Introduktion til energiforbrug og varmeproduktion: Energifordeling i Viborg: Lokalplan: Krav til nybyggeri: Årsvarmebehov og tilslutningseffekt: Beskrivelse og beregninger: Oliefyr: Beregning: Investering: El-varme: Forbud mod elvarme: Beregning: Investering: Forsyningssikkerhed: Varmepumpe: Luft til luft: Luft til vand: Væske til vand: Investering: Udnyttelse af varierende el-priser: Individuelt gasfyr: Kollektiv varmeforsyning: Om fjernvarme: Tilslutningspligt: Beregning: Individuel biomasse: Forsyningssikkerhedsafgift: Beregning: Investering: Rens og drift af pillefyr: Forsyningssikkerhed: Sammenligning af løsninger til opvarmning af parcelhuse: Evaluering af varmeforsyningsløsninger: El-varme:

5 Vurdering: Individuel biomasse: Vurdering: Jordvarme: Vurdering: Fjernvarme: Vurdering: Delkonklusion: Analyse af fjernvarmeløsning: Beskrivelse af transmissionsnettet i Viborg: Kortlægning af rørdimensioner i transmissionsnettet: Indledende varmebehov: Varmebehov i fremtiden: Beregning: Placering af Varmecentral: Gyldenrisvej: Industriområde nord for Holstebrovej: Området omkring Arnbjerg: Vurdering af placering: Valg af fyringsmateriale og kedel: Halm: Flis: Træpiller: Driften af Varmeforsyningen: Vurdering af biomasseanlæg løsninger: Konklusion: Perspektivering: Litteraturliste: Kildekritik:

6 Forord: Denne rapport er skrevet som en afslutning på min uddannelse som maskinmester. Jeg har i min bachelorpraktik, op til projektskrivningen været i praktik på Viborg Kraftvarme. På Viborg kraftvarme har jeg tilegnet mig en viden omkring hvordan varmetransmission og distribution fungerer, samt hvordan varmen hovedsageligt bliver produceret i området omkring Viborg. Jeg har valgt emnet omkring etableringen af ny varmeforsyning da det var et aktuelt projekt. Desuden er min interesse for varmeproduktionen vokset i takt med at min praktikperiode er skredet frem. Jeg synes derfor det kunne være spændene at sætte mig ind i emner omkring varmeproduktion generelt, og dermed helt fra bunden af, få overblik over nogle af de processer man kommer igennem. Rapporten er ment som et værktøj, der af byrådet kan bruges i beslutningsprocessen med hensyn til varmeforsyningen i det nye boligområde. Jeg vil gerne takke medarbejdere på Viborg Kraftvarme, for deres hjælp med hensyn til tilgang af materiale i forbindelse med projektet. Desuden skal der lyde tak til Eurotherm, for information i forbindelse med biomasse fyrede fjernvarmekedler. Præsentation af Energi Viborg: Energi Viborg som er et overordnet selskab som både varetager el, vand, spildevand og varme. Viborg kraftvarme A/S er et datterselskab af Energi Viborg. Viborg kraftvarme råder over det store decentrale kraftvarmeværk, og flere kedel- og vekslercentraler fordelt rundt i Viborg by. Viborg kraftvarme varetager transmissionen af fjernvarme. 6

7 Brændslet er hovedsageligt naturgas dog med en undtagelse af en lille biogaskedel. De fleste af varmtvandskedlerne rundt i byen er nyere kondenserende kedler hvor virkningsgraden er god. Viborg kraftvarmes forsyningsområde kan beskrives med en øst, og en vest side hvor de forskellige kedel- og vekslercentraler er placeret. Nogle af kedelcentralerne kan både levere og modtage fra transmissionsnettet og andre kan kun modtage fra, eller tilføje til nettet. Fjernvarmen bliver distribueret af Viborg fjernvarme. Viborg kraftvarme varetager altså alt på den varmeproducerende del af varmeveksleren, og Viborg fjernvarme resten på den varmemodtagende del af veksleren. Selve kraftvarmeværket er opført i 1996, og består af en naturgasfyret gasturbine, som via et reduktionsgear driver en generator. Røggassen fra gasturbinen bliver udnyttet af en kedel, der laver damp til dampturbinen som via reduktionsgear er sammenkoblet med generatoren. Værket har en samlet effekt på 57MW el og 57MW varme. Kraftvarmeværkets driftstider er udelukkende afgjort af elpriserne. De har en marginalpris som elprisen skal over, før det kan betale sig at køre kraftvarmeproduktion. Er elprisen lavere end marginalprisen holdes kraftvarmeværket i standby, og varmen bliver lavet på de mindre naturgaskedler rundt i byen. Kedelcentralerne er dimensioneret så de kan matche forbruget, også om vinteren. Dog er det af driftsmæssige hensyn optimalt altid, at have en reserveforsyning af varme stående i den store akkumuleringstank på værket. I den senere tid hvor vindkraften er blevet øget meget, er prisen på el også faldet. Dette har gjort, at kraftvarmeværkets driftstid er blevet reduceret, hvilket har betydet at de har måttet flytte mere af varmeproduktionen ud på de mindre kedler rundt i byen. På nuværende tidspunkt modtager kraftvarmeværket et grundbeløb, som gør, at det stadigvæk er rentabelt at have drift på gasturbinen. Grundbeløbet kræver at værket ligger klar til at kunne producere strøm inden for kort tid. Dette grundbeløb frafalder i I den daglige drift på kraftvarmeværket er der 10 medarbejdere heraf 4 maskinmestre, 2 ingeniører, en elektriker, en smed samt to kontorpersonale. Det er driftslederen der har overordnede ansvar for driften på kraftvarmeværket og de tilhørende kedler. Maskinmestrene på værket har hver især deres områder på kraftværket, som de har 7

8 ansvaret for. De har også en vagtordning, som sikrer varmeproduktionen uden for normal arbejdstid. Læsevejledning: Denne rapport er opbygget så den skal læses fra ende til anden. Derudover er der ilagt referencer til bilag. Bilag forefindes nummereret på vedlagt CD-ROM. Bilagene er hver påhæftet et nummer, som passer til referencen i rapporten. Rapporten er forsøgt skrevet i et sprog, hvor størstedelen kan forstås uden teknisk baggrund. En grundviden omkring emnet er dog en fordel. Alle kilder er nævnt i rapporten med numre, og selve kilden er nærmere beskrevet i afsnittet kilder sidst i rapporten. Udregninger som er foretaget i forbindelse med projektet er delvist medtaget direkte i rapporten. Programmet Mathcad er blevet brugt til udregninger. Derfor er der lavet definitioner af værdier, som er benyttet i beregningerne. Definitionerne findes over selve udregningen. Kurver og diagrammer er udført i Excel, og talværdierne brugt til disse er medtaget i bilag. Der foreligger henvisninger til bilag hvor talværdier kan aflæses, ved alle kurver og diagrammer. Metode Indsamling af empiri: Denne rapport er udarbejdet på baggrund af information som i høj grad er blevet tilgået via internettet og udvalgte fagbøger. Disse informationer er så vidt muligt forsøgt suppleret op fra forskellige kilder. Indsamling af information til rapporten er udført både ved den kvalitative og kvantitative metode. 8

9 Rapporten er ligeledes baseret på erfaringsmæssige viden jeg har tilegnet mig i min praktikperiode på Viborg Kraftvarme. Desuden var der mulighed for at tilegne yderligere viden, ved dialog med Viborg Kraftvarme igennem projektet. Anvendelse af empiri: Empirien skal verificeres. Dette har jeg i rapporten gjort ved at finde supplerende kilder for at være sikker på at min opsamlede viden er sand. Jeg har sammenlignet min empiri med det supplerende materiale. Formål: Formålet med denne rapport er, at dokumentere et bachelorprojekt så det opfylder kravene der er beskrevet i modul 31 i undervisningsplanen stiller til projektdelen af bachelor semestret. Modul 31 i undervisningen opgiver følgende krav: Den studerende skal lære at arbejde udviklingsorienteret med planlægning og gennemførelse af et projekt. Den studerende skal ved at drage sammenhænge mellem erfaring, praktiske færdigheder og teoretisk viden kunne identificere og analysere problemstillinger, der er centrale i forhold til professionen som maskinmester. Den studerende skal tilegne sig en særlig indsigt i et emne, område eller problem og skal gennem projektarbejdet lære systematisk problemformulering og problembehandling samt indsamling og analyse af datamateriale, herunder relevante resultater fra forskning og udvikling 9

10 Indledning: Arnbjerg er en del af et boligprojekt, Viborg syd, som i alt vil komme til at bestå af 1400 husstande. Det er en betingelse for det nye boligområde i Arnbjerg, at dette skal være et bæredygtigt og energirigtigt boligområde. I Arnbjerg er det planen at bebyggelsen skal være tættere end normalt, bl.a. ved etageejendomme op til 6 etager. Desuden fokuseres der også på at skabe gode stisystemer så cykelforholdene bliver optimale. Der fokuseres på at kunne tiltrække nye indbyggere til Viborg. Når det er et mål at hele området på mange forskellige punkter skal være bæredygtigt, er det selvfølgelig også vigtigt at fokusere på at finde en både miljøvenlig og rentabel løsning på at sikre det fremtidige varmebehov. [1. Arnbjerg. Dom.viborg.dk] Figur 1: Oversigt over Arnbjerg bebyggelse. dom.viborg.dk [1] 10

11 Beskrivelse af projekt: Projektet omkring etablering af varmeforsyningen i det nye boligområde i Viborg, er et aktuelt projekt, som jeg fik fremlagt i slutningen af min praktikperiode. I Viborg er der blevet planlagt et nyt område som skal hedde Arnbjerg. De nye boliger skal sikres varmeforsyning, jeg vil i min rapport vende forskellige løsningsmodeller. Meningen med dette projekt er, at udarbejde et værktøj som Energi Viborg og kommunalbestyrelsen kan benytte, som hjælp med projekteringen af varmeforsyningen til det nye boligområde. Både med hensyn til, om forsyningen skal udlægges til hver enkelt bygherre, eller om det er nødvendigt at etablere fjernvarme i området. Rapporten vil ikke indeholde direkte dimensionering af anlægget. Problemformulering: Grunden til valg af emne? Jeg har på baggrund af det projektmateriale jeg har fået udleveret, udarbejdet en problemformulering, som jeg i min rapport vil prøve at få behandlet: Hvilken varmeforsyningsløsning vil være den optimale til at efterkomme varmebehovet i det nye boligområde? Hvordan vil jeg besvare spørgsmålet: Ved at undersøge mulighederne inden for følgende: - Elvarme - Gas - Fjernvarme - Individuel biomasse 11

12 Der vil blive regnet driftsomkostninger, og grundlæggende beregninger på etableringsomkostninger på de forskellige opvarmningsformer. Afgrænsning: Jeg vil i min behandling af emnet ikke gå i dybden med love og bekendtgørelser. Desuden vil jeg afgrænse mine udregninger omkring effektforbrug, og årlige omkostninger til varme i den første del af rapporten, til udelukkende at være baseret på værdier for almindelige parcelhuse. I mine beregninger vil jeg ikke medtage ekstra udgifter i forbindelse med etablering af eventuelt fyrrum og skorsten. Økonomisk set vil jeg ikke medtage afskrivninger og renter på investeringer. 12

13 Introduktion til energiforbrug og varmeproduktion: Som cirkeldiagrammet her under illustrerer, bliver en stor del af Danmarks samlede energiforbrug brugt på husholdning. Husholdning omfatter bl.a. opvarmning og brugsvand. Det største energiforbrug under husholdningsposten er opvarmning af boliger. Før i tiden blev mange hjem varmet op ved afbrænding af olie, men i dag er der afskaffet mange af både de individuelle oliefyr samt de større oliekedler til produktion af fjernvarme. Ofte er de større oliekedler, der er placeret rundt omkring i landet udelukkende til nød brug, hvis forsyningen af hovedbrændslet skulle svigte. Grunden til, at oliekedlerne er blevet udfaset er hovedsageligt at olieprisen er blevet så høj, at det er meget dyrt at opvarme ved brug af olie. Der er altså et stort område at spare på Figur 2: Samlet energiforbrug i Danmark. systime.dk [2] 13

14 Energifordeling i Viborg: Herunder ses et diagram over fordelingen af energiforbruget til opvarmning. På diagrammet kan man se, at opvarmningen i Viborg hovedsageligt sker med fjernvarme (gas) og individuelle gasfyr. I Viborg er der et omfattende gasnet, hvorpå husstandenes individuelle gasfyr er tilkoblet, og i store dele af disse områder er der for nybyggeri også tilslutningspligt til gasnettet. Det samme gælder for fjernvarmenettet. Omfanget af gas og fjernvarmenettet kan ses på bilag 1. Det gule område er gasområde, og det blå er fjernvarmeområde. De skraverede områder, er område med tilslutningspligt til den i området tilgængelige varmeforsyning. Figur 3: Energiregnskab. kommune.viborg.dk [3] 14

15 Lokalplan: En lokalplan fastlægger hvordan udviklingen skal være for et område. Dette kan både være et større område, men der kan også foreligge en lokalplan for enkelte ejendomme. En lokalplan bestemmer altså over hvad et givent område skal benyttes til. Lokalplanen er udarbejdet af kommunalbestyrelsen. For området Arnbjerg ved Viborg, er der endnu ikke offentliggjort nogen lokalplan. Derimod foreligger der en strukturplan for området, som beskriver hvilken slags bebyggelse området indeholder, samt placering af denne. Lokalplanen kan være med til at fastlægge et områdes varmeforsyning. Da der endnu ingen lokalplan foreligger for Arnbjerg området, vil jeg i rapporten behandle forskellige muligheder, der ville kunne sørge for varmeforsyningen i den nye bebyggelse. Hvis der i lokalplanen, ikke er pålagt krav omkring tilslutning til f.eks. fjernvarme eller gasnet, er det op til den enkelte bygherre at sørge for at etablere varmeforsyning til byggeriet. Krav til nybyggeri: Nybyggeri skal i dag skal ske i henhold til det gældende bygningsreglement. Det gældende bygningsreglement er Bygningsreglementet 2010 (BR10). Et bygningsreglement er et regelsæt, der opstiller krav til byggeriet. Bygningsreglementet sikrer at byggeriet bliver udført korrekt, både håndværksmæssigt og sikkerhedsmæssigt. Der er i bygningsreglementet opstillet en energiramme, som sikrer at det årlige energiforbrug i den enkelte bolig ikke overstiger en vis grænse. De seneste år er denne energiramme blevet skærpet meget, så de huse der i dag bliver opført er meget energieffektive. Det gældende bygningsreglement har også en lavenergi boligkategori, kaldet Lavenergiklasse 2015 (LE2015). Denne lavenergi kategori bliver lovkrav når det nye bygningsreglement bliver gældende i 2015 [1. Bygningsreglement BR10. bygningsreglementet.dk ] 15

16 Årsvarmebehov og tilslutningseffekt: I en analyse af varmebehov, kan man kigge på to forskellige effekter. Tilslutningseffekten er den effekt, som den enkelte varmeforbruger maksimalt kan aftage. Tilslutningseffekten skal have en størrelse så den både kan dække energiforbruget til varme, og til varmt brugsvand. Max. effektforbruget for en bolig vil ligge om vinteren hvor der i boligen er største opvarmningsbehov. Årsvarmebehovet er den samlede effekt der bliver aftaget i boligen over et helt år. Jeg benytter erfaringsmæssige data for både årsvarmebehov samt tilslutningseffekt. [5. Fig Varmeståbi 6. udgave] Beskrivelse og beregninger: I dette afsnit vil jeg forsøge at beskrive forskellige varmeforsyningsmuligheder. Dette indebærer en direkte beskrivelse af systemerne, samt en økonomisk beregning og betragtning. I den økonomiske betragtning vil der både indgå omkostninger med hensyn til investering og årsforbrug. Mine beregninger vil tage udgangspunkt i opgivne standardværdier for parcelhuse. Jeg mener at varmepriserne for parcelhusejere er de mest sammenlignelige, og dermed vil give det bedste billede af hvad der ville være den bedste løsning på varmeforsyningen. Da opvarmning med oliefyr ofte er en god løsning at sammenligne og sætte andre muligheder op imod, vil jeg også udregne omkostningerne til etablering og drift af dette. Desuden for at kunne sammenligne de forskellige opvarmningsformer, vil jeg medtage i min beregning en samlet etableringspris for de forskellige varmeanlæg. Priser for installation af selve varmeforsyningsenheden er dog ikke medregnet. Udregningerne vil baseres på opvarmning med radiatorer, selvom gulvvarme ofte foretrækkes i nyere og bedre isolerede huse. Dertil kommer en udregning af evt. tilhørende centralvarmesystem inkl. montering af dette. Der vil også blive medregnet årlig serviceudgifter på anlæggene. Afskrivninger vil ikke blive medtaget i udregninger. 16

17 Til sidst når varmeforsyningsmulighederne er gennemgået, vil der blive foretaget en analyse af de enkelte forslag, samt fordele og ulemper. Oliefyr: Et oliefyr består af en kedel og en brænder. Ældre oliekedler har brænderen siddende uden på kedlen, mens nyere har brænderen indbygget i kedlen. Opbygningen af oliefyret har meget at sige for virkningsgraden og dermed udnyttelsen af olien. I dag findes kondenserende oliefyr, som har en virkningsgrad på over 1. Dette må siges at være langt bedre end de gamle kedler med virkningsgrader på ned under 0,8 for et 20 år gammelt fyr. Der er dog fra i år (2013) blevet forbudt at etablere varmeforsyning med oliekedel i nybyggeri, da det generelt er en dyr og forurenende måde at opvarme sin bolig. [6. Oliefyr i nybyggeri. energibolig.dk] Beregning: 17

18 Investering: Oliekedel: Prisen på oliekedlen er med i mit prisoverslag på centralvarmesystemet, da denne indgår i de prislister der har været tilgængelige. Centralvarmesystem: Foruden oliekedlen skal der etableres et centralvarmesystem til, at fordele varmen fra oliekedlen rundt i huset. I denne beregning tages der udgangspunkt i priser fra V&S prisdata kataloget (bilag 2) Da priskataloget er 2009 priser, vil der blive lagt 10 % oven i prisen. Dette grundet at prisindekset er steget siden [10. Simon Sørensen, bygningskonstruktør] 18

19 El-varme: El-varme har i lang tid været en af de umiddelbart dyreste opvarmningsformer, da elpriserne er relativt høje på grund af afgifter. Grundet dette er el-varme hovedsageligt brugt til opvarmning af fritidshuse, da disse ofte ligger uden for området med fjernvarme eller fælles gasforsyning. Der findes dog også helårsboliger som i dag er opvarmet med el. Ved elvarme forstås opvarmning med elradiatorer eller elgulvvarme, og desuden opvarmning af brugsvand i en varmtvandsbeholder. Under elvarme hører også varmepumper, emnet omkring disse vil jeg behandle i et senere afsnit. Grunden til at jeg her i rapporten vil undersøge løsningen med opvarmning af el, er at området udelukkende vil være nybyggeri som er meget energi effektiv, samt at der netop er vedtaget en lempelse af afgifterne på elopvarmning i finansloven Denne lempelse i afgiften gælder for opvarmning med et forbrug der overstiger 4000 kwh årligt kwh årligt svarer til et forbrug i en almindelig husholdning. Opvarmning med el-varme fra el-radiatorer er en relativt lille investering, sammenlignet med de centralvarmesystemer og varmepumper. Desuden er der ved opvarmning med elradiatorer heller ingen vedligeholdelse. El-radiatorers levetid er ca. 20 år [11. Levetider. skatlink.dk] Forbud mod elvarme: Der blev d. 6. maj 1994 pålagt samtlige kommunalbestyrelser at forbyde elvarme. Dette forbud gælder dog kun hvis husene er eller vil blive forsynet med enten naturgas eller fjernvarme. [12. Elvarmeforbud. ens.dk] 19

20 Beregning: Samlet årsvarmebehov i Parcelhus ifølge BR10: 9.0 MWh [5. Fig 8.19 Varmeståbi 6. udgave] Prisen på elvarme: 1.68 kr/kwh [13. Elvarme og varmepumper. bolius.dk] Da jeg forventer at boligen kommer til at aftage ca kwh til forbrug andet end elvarme, regner jeg hele varmebehovet ud fra den opgivne pris på elvarme. Investering: Radiatorer: Antager en samlet etableringspris på da almindelige elradiatorer har en begrænset investeringspris. Forsyningssikkerhed: Forsyningssikkerheden ved elvarme med elradiatorer må siges at være rigtig høj. Den eneste faktor der kan sætte varmeforsyningen ud, er altså en strømafbrydelse. En strømafbrydelse er i dag sjælden, og skulle der være udfald på nettet så er strømmen oftest tilbage i løbet af ganske kort tid. 20

21 Varmepumpe: Under elvarme har jeg også valgt at kigge på løsningen med en varmepumpe. Varmepumpen er ligesom direkte elvarme også blevet billigere, den går nemlig også ind under den nye lempelse af energiafgiften på elektricitet. Varmepumpen er dog mest effektiv til brug i forbindelse med gulvvarme, da fremløbstemperaturen her ikke behøver at være høj. Varmepumpens effektivitet falder, i takt med en højere fremløbstemperatur. Man definerer en varmepumpes effektivitet med en COP faktor, som beskriver forholdet mellem den varme man får, i forhold til den optagne el-effekt. En COP faktor på 3 giver f.eks. 3 gange så meget varme som den optager i el effekt. Luft til luft: En varmepumpe er et lille køleanlæg, som fås i forskellige variationer. Typen luft til luft bruges ofte til opvarmning af sommerhus, eller som bidrag i et i forvejen elopvarmet hus. En luft til luft varmepumpe har en begrænset mulighed for at kunne fordele varmen ligeligt rundt i en større bolig. Denne slags varmepumpe kan ikke opfylde det behov som kræves af et standard parcelhus. Luft til vand: Skal en større bolig opvarmes med en varmepumpe, er en luft/vand varmepumpe løsningen. En luft til vand varmepumpe tilkobles husets centralvarmesystem, og dermed leverer den det varme vand rundt i huset. En ulempe ved luft/vand varmepumpen er dog at den støjer. Dermed kan det være svært i tætte bebyggelser, at opstille disse på grund af skrappe støjkrav i BR10. Lydkrav maks. 35db fra tekniske installationer, ifølge Dansk standard 490. Dette krav mere eller mindre udelukker denne slags opvarmning i parcelhusområdet omkring Arnbjerg 21

22 Væske til vand: En anden mulighed, som er mere effektiv end luft/vand varmepumpen, er en væske/vand varmepumpe som kombineres med jordvarme. Her er det i stedet for luft, vand man trækker energien ud af. Det frostsikrede vand cirkulerer i rør nede i jorden og bliver dermed varmet op. Vandet cirkulerer op forbi køleanlæggets fordamper, som trækker varmen ud af vandet. En væske/vand varmepumpe løsning med jordvarme er en fornuftig løsning ved nybyggeri, da rørene kan lægges inden der anlægges fundament og have. Den tekniske levetid på et jordvarmeanlæg med varmepumpe, ligger på ca. 20 år [14. Den lille blå om varmepumper kap 4.1] Jeg vælger at regne et økonomisk overslag med en væske/vand varmepumpe, med en COP faktor på 3. Dertil kommer dog årlige vedligeholdelses og eftersyns omkostninger. Selve jordslangekredsen kræver ifølge lovgivningen et eftersyn årligt. Desuden kræver selve varmepumpen hvis fyldningen af kølemiddel er over 1 kg ligeledes et årligt eftersyn. [14. Den lille blå om varmepumper kap 4.1] 22

23 Investering: En typisk varmepumpe løsning med jordvarme ligger for et standardanlæg (5-15kW) på ca kr. inkl. moms. [14. Den lille blå om varmepumper kap 4.1] Centralvarmesystem: Foruden selve varmepumpen, ligger der også en investering i etableringen af centralvarmesystem. Til beregning af etableringsprisen på centralvarmesystemet til brug sammen med varmepumpen, benytter jeg samme tal som til beregning af centralvarmesystemet til oliekedlen. Da priserne er inkl. Kedel trækkes denne fra i den endelige pris. Jeg antager at prisen på centralvarmesystemet bliver den samme som ved oliekedlen, selvom dette nok ikke helt er tilfældet da varmepumpen har lavere fremløbstemperatur, og dermed kræver større radiatorer. [16. Luft-vand-varmepumpe. energitjenesten.dk] Priserne fra prisindekset er dog inkl. kedel. Så kedel prisen ( ) (bilag 3) trækkes fra det endelige beløb. 23

24 Udnyttelse af varierende el-priser: I dag koster en kwh i de fleste tilfælde det samme for forbrugeren uanset tidspunktet den bliver brugt på. Kraftværkerne derimod mærker at elpriserne falder om natten til nærmest ingenting, da forbruget er så lavt at vindmøllerne kan producere effekt nok til at dække behovet. Normalt er elproduktionen på vindmøller om natten nok til at dække forbruget, og derfor eksporteres resterende el fra vindmøllerne til udlandet. Kunne forbrugeren udnytte disse lave elpriser om natten, kunne løsninger med el-varme blive billigere. Man kunne for eksempel kigge på løsningen med at implementere en akkumuleringstank, som i løbet af natten kunne blive opvarmet med el patroner, eller elvarmepumper som altså er timet til at udnytte de lavere elpriser. Dette elopvarmnings aggregatet kunne så være timet, så den prioriterede kørsel når elprisen er under et vist niveau. Det er dog nødvendigt at have i mente at store dele af priserne på el, i Danmark er afgifter. Disse afgifter er faste uanset elpriser fra energiselskabet. Så det er uvist om en løsning med elopvarmning ved brug af billig el er nogen god løsning. Der er allerede nogle som har mulighed for at udnytte den billigere strøm om natten, det er forbrugere som har en spotaftale med deres forsyningsselskab. På nuværende tidspunkt er der dog ikke voldsomt meget at hente på denne måde. I takt med at der bliver oprettet mere og mere vindkraft, vil overskuddet af el produktion om natten også stige. Dermed kunne en løsning med udnyttelse af denne energi måske i fremtiden blive rentabel. [17. Billig strøm om natten. ing.dk] Forsyningssikkerhed: Forsyningssikkerheden med en varmepumpe er ligesom med el-radiatorer rigtig høj. Faktoren med at varmen bliver flyttet med vand gør dog forsyningssikkerheden en smule mindre. Der kan forekomme fejl på centralvarmesystemet som f.eks. utætheder eller problemer med cirkulationspumpen. 24

25 Individuelt gasfyr: Et gasfyr er i dag meget effektivt, og det udnytter energien i gassen rigtig godt. Nyere gasfyr kan have en virkningsgrad på over 1 ved de rigtige driftsomstændigheder. Grunden til at virkningsgraden kan komme over 1, er at man kondenserer vanddampen i røggassen. En virkningsgrad for en kedel er opgivet ud fra brændslets nedre brændværdi. Det vil altså sige, at i princippet hvis kedlen udnytter brændslet 100 %, så tillægges varmeudnyttelsen fra kondenseringen af vanddampen i røggassen. Dermed kan en kedel opnå højere virkningsgrad end 1. Samme princip gælder for andre kedler hvor virkningsgraden bliver anført til at værende over 1. [18. Gasfyr med 109 % virkningsgrad. ing.dk] Skulle der etableres en gas varmeforsyning i det nye område, ville dette kræve en udbygning af det eksisterende gasnet i Viborg. I loven om varmeforsyning, er det også planen at udfase produktionen af varme med naturgas som brændsel. [19. Lov om ændring af varmeforsyning. retsinformation.dk] På baggrund af mine tanker omkring omkostningerne ved etableringen af et helt nyt gas forsyningsområde, samt taget lovændringen i betragtning vil jeg ikke behandle løsningen med opvarmning ved hjælp af individuelle gasfyr yderligere. 25

26 Kollektiv varmeforsyning: Med kollektiv varmeforsyning menes der varmeforsyning fra et centralt værk distribueret ud til forbrugerne. Kollektiv varmeforsyning er en anden betegnelse for fjernvarme. I nye bebyggelsesområder er kommunalbestyrelsen der fastlægger hvordan området skal opvarmes. Dette sker i dialog med forsyningsselskaber som er tilknyttet kommunen. Om fjernvarme: Fjernvarme er en vigtig del af Danmarks energiproduktion, og udnyttelse af samme. Dele af Danmarks fjernvarmeproduktion i dag, er baseret på spildvarme. Hvis der ikke var et udbredt fjernvarmenet, så ville denne spildvarme ikke blive udnyttet. Fjernvarmenettet hjælper med at udnytte spildvarmen ved el produktion, og sende denne varmeeffekt ud til forbrugerne som kan udnytte den til opvarmning. Spildvarmen ved elproduktion, uden fjernvarme til at aftage effekten fra kondensatet til noget nyttigt er meget stor, dette giver i sidste ende en dårlig anlægsvirkningsgrad, og altså ringe udnyttelse af brændslet. Uden et fjernvarmenet ville det heller ikke være muligt, at udnytte den varme der kommer ved affaldsforbrænding som vi har en del af i Danmark. Desuden kan større industrivirksomheder have store mængder spildvarme, som kan leveres til opvarmning af boliger ved hjælp af fjernvarmenettet. Der er stor fokus på udnyttelse af spildvarme i disse tider hvor energipriserne stiger. Kraftværker og virksomheder investerer i varmepumper, som kan udnytte spildvarme ved lave temperaturer og billigt booste denne energi op så den kan bruges på et fjernvarmenet, eller til anden opvarmning. [20. Klima og miljø. dr.dk] Tilslutningspligt: Kommunalbestyrelsen kan pålægge et nyt eller eksisterende område, at boligerne i området skal have tilslutningspligt til et eksisterende fjernvarmedistributionsnet. Det vil altså sige, at kommunen kan tvinge boligejere til at blive tilsluttet fjernvarmenettet. 26

27 Desuden kan kommunen ligeledes også tvinge boligejere som i forvejen er tilsluttet til fjernvarmenettet at forblive tilsluttet, dette kaldes forblivelsespligt. Skal der oprettes fjernvarmeanlæg til forsyning af nye boligområder, kan man derfor sikre indtægten ved de faste omkostninger. Tilslutningspligten sikrer altså de faste driftsomkostningerne på varmeværket. Tilslutningspligten kræver dog ikke at den tilsluttede forbruger aftager varme fra fjernvarmenettet, og opvarmning kan derfor ske ved brug af alternative opvarmningskilder. Beregning: I min beregning omkring fjernvarme i det nye område, vil jeg benytte aktuelle priser opgivet af Viborg fjernvarme. Denne antagelse forudsætter altså, at et eventuelt fjernvarmenet i Arnbjerg skal tilsluttes til det det eksisterende fjernvarmenet. Denne forudsætning vil senere i rapporten blive behandlet, hvis fjernvarme viser sig, at være den optimale løsning på varmeforsyningen i det nye område. Denne forudsætning tager jeg da fjernvarmeprisen ikke vil ændre sig voldsomt, selvom der skal etableres nye områder og ny varmeproduktion. Ifølge varmeudgiftsberegneren (bilag 4) fra Viborg fjernvarme, lyder den årlige omkostning på fjernvarme i tilfældet med et parcelhus på 140m2 opført efter BR10 på: Årlig varmeudgift inkl. moms: ,00 kr. 27

28 Centralvarmesystem: Stikledning: Udover omkostningerne til etableringen af centralvarmesystemet er stikledningen også en del af omkostningerne i forbindelse med en tilslutning til et fjernvarmenet. Stikledningen er den ledning der går fra fjernvarmens hovedledning ude ved vejen, og ind til huset. Derfor vil denne pris altså variere alt efter hvordan boligen er placeret i forhold til en hovedledning. Prisen på en stikledning kan som en tommelfingerregel sættes til at være pr. meter. [10. Simon Sørensen - bygningskonstruktør] Jeg antager en længde på 15 meter. 28

29 Individuel biomasse: En individuel biomasse kedel kan være fyret med forskellige slags brændsel. Herunder træpiller, som er den løsning jeg vil lave en betragtning af i dette afsnit. Individuelle biomassekedler er en løsning, der tit ses i yderområder uden for kollektiv varmeforsyning. Selve træpillerne består af sammenpresset træ. Dette træ kunne f.eks. være savaffald fra møbel produktion. I Danmark er der en grænse på 1 % for hvor mange andre materialer der må være i pillerne end træ, det er altså rent træ der forefindes i pillerne. [21. Træpiller. træe.dk] Individuelle pillefyr af den moderne type udnytter den energi der måtte være i træpillerne rigtig godt. Inden for de sidste 10 år, er forbruget af træpiller i Danmark vokset voldsomt. Forbruget er firdoblet sammenlignet med for 10 år siden. Den største del af forbruget i Danmark er forsynet af import fra udlandet. En stor del af dette forbrug (ca. halvdelen) er kraftværker, som af hensyn til miljøet fyrer med biomasse, i stedet for eksempelvis kul. Et pillefyr er i dag fuldautomatisk og nyere fyr er ofte udstyret med iltstyring. Denne iltstyring sikrer at fyret kan køre modulerende, og dermed tilpasse forbrændingen nøjagtigt i forhold til forbruget. Fyret tilpasser altså nøjagtigt mængden af luft, til den mængde brændsel sneglen har tilført forbrændingskammeret. Mange pillefyr er selvrensende, så der er minimal manuel rensning af fyret. Fyret udnytter brændslet så godt, at der kun kommer en lille mængde aske (selvfølgelig alt efter pillekvaliteten). 29

30 Forsyningssikkerhedsafgift: Forsyningssikkerhedsafgiften er en del af den seneste energiaftale. Denne afgift omfatter biomasse. Indtil videre er der planlagt en stigning i afgiften på biomasse indtil år Stigningen kommer i etaper hvert år gældende fra Jan [22. Forsyningssikkerhedsafgift. byggetilbud.dk] Stigningen vil blive som vist i grafen (tal og udregninger på bilag 6) herunder. Det skal dog siges, at der i denne kurve udelukkende tages udgangspunkt i den stigende afgift. Selve brændsels prisen har jeg regnet som konstant, selvom dette sandsynligvis ikke 100 % vil være tilfældet. [23. Forsyningssikkerhedsafgift. fjernvarmen.dk] Samlet pris pr. ton Samlet pris pr. ton Figur 4: Træpiller pris. Bilag 6 30

31 Beregning: Beregning af årlige driftsomkostninger ved pillefyr: Investering: Pillefyr: Et pillefyr af Vølund Pellux 100 typen har en pris på kr. [26. Pellux 100. bioeksperten.dk] Centralvarme: Prisen på centralvarmesystemet er samme som ved varmepumpe: Centralvarmesystem: kr. 31

32 Rens og drift af pillefyr: Et pillefyr kræver i forhold til andre opvarmningskilder nævnt i denne rapport, en del tid til bl.a. rengøring. Alt efter varmeforbruget og størrelse af den pillebeholder, der er sat op i forbindelse med kedlen, skal der fyldes piller på tanken. Dimensionering af pillebeholderen til pillefyret kan ske i henhold til forbruget og ønsket om hvor tit tanken behøver at blive fyldt. Rens af pillefyret skal for at sikre, at fyret brænder korrekt ske jævnligt. Ca. en gang om ugen. Rens af fyret omfatter at tømme askeskuffer og rens af røgrør samt diverse. Desuden vil der forekomme støv og smuld i poserne med træpiller, denne støv samles i bunden af sneglen og skal tømmes ud engang imellem. Ved etablering af pillefyr skal man være klar over at det er en opvarmningsform som kræver lidt tid. Forsyningssikkerhed: Driften af nyere pillefyr sker generelt uden udfald. Er fyret helt korrekt sat op og serviceret korrekt, vil det også køre uden problemer. Dermed kan man sige at driftsikkerheden er udmærket. Som med andre opvarmningsformer med centralvarmesystemer kan der forekomme utætheder eller udfald på pumpen, men disse fejltyper må anses at være yderst sjældne, og ses ikke i nyere systemer. 32

33 Sammenligning af løsninger til opvarmning af parcelhuse: I dette afsnit vil jeg rent økonomisk set prøve, at sammenligne de mulige løsninger jeg i foregående afsnit har udarbejdet. Løsningsforslagene på investering og drift er herunder indtegnet i et diagram, (tal og udregninger i bilag 5) hvor man kan følge den samlede pris efter max 25 år. Diagrammets tal er ikke udregnet efter afskrivningsmetoden. Figur 5: Samlet varmepris. Bilag 5 Løsningsforslaget er udarbejdet med de priser jeg har kunnet finde på nuværende tidspunkt. Det vil altså sige, at der ikke er taget højde på nogen form for prisændringer. Denne antagelse er en nødvendighed, da det ikke er muligt at forudsige prisudviklingen på de forskellige brændsler. Den nye forsyningsafgift på biomasse, som er beskrevet tidligere i rapporten er ligeledes heller ikke taget med i udregningerne, da andre brændsels midler ellers ville have en fordel grundet at jeg ikke har nogen form for forudsigelser for disse priser i fremtiden. 33