Energioptimering med varmepumper. Thomas Brandt Knudsen Bo Søndergaard Christiansen

Transkript

1 Energioptimering med varmepumper Thomas Brandt Knudsen Bo Søndergaard Christiansen December 2013

2 Projekttitel: Projekttype: Placering i uddannelsesforløb: Uddannelse: Uddannelsesinstitution: Vejleder: Energioptimering med varmepumper Bachelorprojekt 6. semester Maskinmester Aarhus Maskinmesterskole Ole Hansen Afleveringstidspunkt: 16. december 2013 kl 12:00 Praktikvirksomhed: De Danske Gærfabrikker A/S Praktikperiode: Efteråret 2013 Antal normalsider af anslag: 46,2 Antal bilag: 17 (se vedlagte bilags-cd) Udarbejdet af: Thomas Brandt Knudsen Studienummer: A10565 Bo Søndergaard Christiansen Studienummer: A10512 Forside logo DDGF: Forside logo AAMS: Forside billede: Side 1 af 85

3 Abstract This project is the closing part of the education as Technology Management and Marine Engineering at Aarhus School of Marine and Technical Engineering. The report is made in connection with a 50 day internship at De Danske Gærfabrikker A/S (DDGF) in Grenaa, where they produce different kinds of yeast for e.g. baking and wine production. The subject of the report has been chosen in corporation with the leading Maintenance Technician at DDGF, Jack Domino. The report is a combination of relevant theory and practice from the internship. DDGF wishes to reduce the costs related to energy consumption in means of steam. Therefore we chose this specific subject to be the foundation of our project. Today DDGF buys the steam from the local combined heat and power plant, but it has been announced that the price will be increased by 40% in This will have a serious influence on DDGF s economy, because every year they use a significant amount of steam. During the internship we discovered that DDGF cools down a significant amount of warm cooling water from different processes. A part of this energy is used for preheating different process fluids during the production of yeast. When the process fluids have been preheated, it is further heated by steam. The preheating system is named the 60 C system, because the temperature is approximately 60 C. Even though some of the energy from the cooling water is used for preheating, the largest amount of it is cooled down by cooling towers. The aim of this report is to investigate the opportunities of installing a heat pump that uses some of the warm cooling water and increases the temperature at the 60 C system to approximately 80 C. By increasing the temperature from approximately 60 C to approximately 80 C, the steam consumption should be reduced because most of the process fluids are not heated more than 80 C. The report contains a mapping of the energy consumption from the 60 C system and also from the steam system used for supply heating. This mapping is made to give a general view of the different consumers in the 60 C- and the steam system, respectively. Side 2 af 85

4 Furthermore the report contains a description of the economic aspects of investing in a heat pump plant at DDGF. It is explained how the investment could be formed and how profitable it would be. It is also described what other issues should be considered before making an investment in a heat pump plant. Some of these issues are for example how to achieve the best COP of the exact plant, and also which working environmental aspects the company must be aware of. The purpose of these considerations is to give a realistic overview of the whole investment. Side 3 af 85

5 Indhold Forord... 7 Nomenklaturliste... 8 Læsevejledning Indledning...(Fælles) Virksomhedsbeskrivelse Formålet Forventninger Projektet Problemformulering...(Fælles) Baggrund Spørgsmål Metode Afgrænsning Beskrivelse af anlægget samt dokumentation af problemstillingen Varmevekslere...(Bo)17 4. Energikortlægning... (Thomas) Varmevekslere i 60 C systemet Forvarmningsdel Eftervarmningsdel Dampforbrug uden destillationsanlægget Det totale dampforbrug med destillationsanlægget ude af drift Komponenter i 60 C systemet...(fælles)46 6. Varmepumpens virkemåde... (Thomas) Et-trins anlæg To-trins anlæg Varmepumpeanlæg...(Bo)51 Side 4 af 85

6 7.1 Overvejelser inden indkøb af anlæg Tilskud Anlæggets COP-faktor Forslag til valg af varmepumpeanlæg Tilskudsmuligheder Økonomi...(Fælles) Indkøbspriser damp og el Nuværende indkøbspris Indkøbspris i Investeringen Økonomianalyse med nuværende energipriser Økonomianalyse med fremtidige energipriser fra d Økonomisk analyse med fremtidige energipriser, ved 50 % ydelse Miljøperspektiv...(Bo) Arbejdsmiljø... (Thomas) Empiri...(Fælles) Konklusion...(Fælles) Anbefaling til virksomheden Perspektivering...(Fælles)81 Efterskrift Kilder Side 5 af 85

7 Bilag: 1. PI-diagram 2. Udvalgt data fra ABB 800xA 2.1. Flow og temperatur til 60 og 80 grader tanke 2.2. Flow og temperatur til 50 grader bassin 3. Udvalgte data fra manuelle målinger 4. Beregninger forvarmning og eftervarmning 5. Pumpekurve hedtvandspumpe ved VV Pumpekurve for hedtvandspumpe ved VV1515 med driftpunkt 6. Pumpekurve hedtvandspumpe ved VV Pumpekurve for hedtvandspumpe ved VV1321 med driftpunkt 7. Pumpekurve for spritvandspumpe 7.1. Pumpekurve for spritvandspumpe med driftpunkt 8. Varmepumpe specifikationer fra Johnson Controls 9. HeatPAC varmepumpeanlæg 10. Dampregning 11. Elregning 12. Økonomiberegninger 13. Beregning af CO 2 besparelse Side 6 af 85

8 Forord Denne rapport udgør den sidste og afsluttende del af maskinmesterstudiet på Aarhus Maskinmesterskole. Rapporten har til formål at sammenkæde bachelorpraktikken med bachelorprojektet, så vi som studerende har mulighed for at vise evnen til at analysere virkelige problemstillinger og sammenkæde dem med den bagvedliggende teori. Bachelorpraktikken er foregået hos De Danske Gærfabrikker A/S i Grenaa. Efter bachelorpraktikken er vi i samarbejde med vores vejleder på virksomheden Jack Domino (Vedligeholdelses chef, maskinmester) blevet enige om et projekt, der omhandler varmegenvinding, hvilket er interessant for både os studerende og for virksomheden. I indholdsfortegnelsen fremgår det, hvilken forfatter der er hovedansvarlig for det pågældende afsnit. Dog er begge forfattere medansvarlige for samtlige afsnit i rapporten, da rapporten er skrevet i fællesskab. Under gennemlæsning af rapporten anbefaler vi at have PI-diagrammet (Bilag 1) liggende fremme for at få en bedre anlægsforståelse. I rapporten vil der være benævnelser, som kan ses på PIdiagrammet. Fx VV1320, som refererer til en varmeveksler. Under kapitletet Kortlægning anvendes værdier på temperaturer og flow, som er udtaget igennem virksomhedens SRO-program. Disse værdier er aflæst som en mean value igennem et år. I rapportens bilag 2 foreligger udvalgte data for de anvendte værdier. De steder, der er foretaget manuelle målinger af flow, kan udvalgte resultater ligeledes ses på bilag 3 vedlagt rapporten. Vi vil gerne sige tak til virksomheden samt de ansatte for muligheden for at gennemføre bachelorpraktikken og projektet i samarbejde med dem. En særlig tak skal lyde til Jack Domino for gode råd og vejledning igennem hele projektet. Side 7 af 85

9 Nomenklaturliste DDGF: De Danske Gærfabrikker A/S. AAMS: Aarhus Maskinmesterskole. Gærfløde: Den færdige gæring, efter den er blevet centrifugeret til gærfløde og urt. Autolyse: Proces, der bruges til at dele gærcellerne til gærestrakt og cellevægge. Gærestrakt: Bruges som smagsforstærker i diverse fødevare. Gæring: Sammensætning af gærfløde og urt. CIP: Cleaning in place. Navn Symbol Enhed Rho kg/m 3 Volumenflow m 3 /s Masseflow kg/s Enthalpi h kj/kg Specifik varmekapacitet c kj/kg*k Læsevejledning Rapporten er opbygget med udgangspunkt i vejledningen Rapportskrivning (Kerstens og Andreasen, 2012) fra Aarhus Maskinmesterskole. Rapporten er opbygget efter Rapportskrivning for at skabe den bedst mulige sammenhæng og forståelse af projektet. Rapporten er inddelt i 13 overordnede kapitler med fortløbende nummerering. Hvert kapitel er inddelt i relevante afsnit, som også er markeret med fortløbende nummerering, så både kapitel- og afsnitsnummer fremgår. Underafsnit er nummererede efter samme princip. Dvs. at der kan opstå en nummerering på op til tre cifre. I indholdsfortegnelsen ses en indrykning, hver gang et underafsnit optræder. Side 8 af 85

10 Eksempel på nummerering: 1. Kapitel 1.1 Afsnit 1.2 Afsnit Underafsnit Andre vigtige dele af et afsnit er markeret med kraftig fremhævet skrift. Nedenunder er en beskrivelse af de 13 hovedkapitlers titel, formål og indhold. Kapitel 1. Indledning : Beskriver virksomheden samt baggrunden for rapporten. Kapitel 2. Problemformulering : Fortæller læseren, hvad rapportens problemstilling indeholder. Kapitel 3. Varmevekslere : Har til formål at give læseren et indblik i den anvendte teori under kapitel 4. Kapitel 4. Energikortlægning : Dette kapitel indeholder en beskrivelse af, hvorledes de forskellige effekter fordeler sig i virksomhedens varmevekslere i 60 C- og dampsystemet. Kapitel 5. Komponenter i systemet : Fortæller læseren, hvilken type komponenter der er i 60 C systemet, samt virkemåden på disse. Kapitel 6. Varmepumpens virkemåde : Indeholder et teoriafsnit omhandlende varmepumpens opbygning og virkemåde for henholdsvis et-trin og to-trins anlæg. Kapitel 7. Varmepumpeanlæg : Har til formål at give læseren indblik i, hvilke overvejelser der skal gøres inden investering i et varmepumpeanlæg. Ligeledes er her et forslag til valg af anlæg på virksomheden samt en beskrivelse af, hvilke tilskudsmuligheder der er til investering i varmepumpeanlæg i Danmark. Kapitel 8. Økonomi : Belyser det økonomiske aspekt i investeringen nævnt i det forgående kapitel under forskellige forudsætninger. Kapitel 9. Miljøperspektiv : Kort beskrivelse af den miljømæssige del af investering i et varmepumpeanlæg. Side 9 af 85

11 Kapitel 10. Arbejdsmiljø : Fortæller læseren om, hvilke vejledninger der er i forhold til arbejdsmiljøet omkring varmepumpeanlæg, med henblik på sikkerhed for de ansatte. Kapitel 11. Empiri : Dette afsnit indeholder kommentarer fra forfatterne omkring databehandlingen og usikkerheden omkring denne igennem rapporten. Kapitel 12. Konklusion : Her konkluderes der på de fremkomne resultater igennem rapporten herunder forfatternes anbefaling til virksomheden i forhold til investering i et varmepumpeanlæg. Kapitel 13. Perspektivering : Giver læseren et indblik i, hvilke andre aspekter der kunne være interessant for virksomheden at undersøge omkring anlægget, som rapporten omhandler. Side 10 af 85

12 1. Indledning 1.1 Virksomhedsbeskrivelse De Danske Gærfabrikker A/S i Grenaa er en virksomhed, som producerer gær og sprit. Virksomheden i Grenaa blev etableret i 1973 og er en produktionsvirksomhed med ca. 90 ansatte. Virksomheden producerer ca. 80 tons bagegær og liter sprit i døgnet. Desuden produceres der specialgær til vinindustrien efter forespørgsel. Denne gær fremstilles i mindre portioner med forskellige egenskaber, alt efter hvad kunden ønsker. Virksomheden er siden opstarten i 1973 blevet udvidet flere gange, og der har været ejerskifte to gange. I dag er De Danske Gærfabrikker A/S ejet af den internationale virksomhed Lallemand, som ejer gærfabrikker i hele verden. Lallemand er en af de største producenter af gær på verdensplan. Virksomheden er den eneste af sin slags i Danmark og leverer gær til hele landet. Under produktionen af både bagegær og vingær dannes nogle spildprodukter, blandt andet vinasse, som også er en indtægtskilde for virksomheden. Når virksomheden producerer sprit, dannes CO 2, som virksomheden også sælger. Virksomheden består af både et laboratorie og en produktionsafdeling. Laboratoriet kontrollerer løbende kvaliteten af produkterne, og ligeledes er det også her, produktionen af gær starter. Gærfabrikken har et automatiseret procesanlæg til produktion af gær. Gærproduktionen begynder som små celler i et reagensglas, som laboratoriet modtager fra Lallemands afdeling i Montreal. Herefter poder laboratoriet gærcellerne. Når laboratoriet har udført podningen, bliver gærcellerne sendt videre til produktionen, hvor gæringen starter i en tank på 0,5 m 3. Når gærcellerne kommer i denne tank, tilføres en blanding af melasse og vand. Melasse er en sukkerlage, som er lavet af sukkerroer og fungerer som brændstof for gærcellerne. Når gærcellerne optager melassen, knopskyder de, dvs. der vokser en gærcelle på den første, og når denne har opnået en vis størrelse, skilles de. På denne måde vokser gæringen, og når den har været i tanken på 0,5 m 3 i ca. 20 timer, er den blevet så stor, at den skal i en ny tank på 10 m 3. Herefter sker den samme proces igen, hvorefter gæringen kommer i en tank på 150 m 3 og er i denne i ca. 20 timer. Hele denne proces foregår aerob. Efter opholdet i tankene bliver gæringen centrifugeret til gærfløde og urt. Hvis virksomheden vil producere sprit, udtages en portion gærfløde, som kommer i en tank, hvor der tilføres melasse. Denne proces foregår anaerob og kaldes spritgæring. Spritgæringen ender med at blive til sprit og CO 2. Spritten sælges som råsprit til sprinklervæske eller finsprit til medicinalindustrien. CO 2 en bliver renset, komprimeret og solgt. Side 11 af 85

13 Til gærproduktion tages gærfløden direkte fra centrifugeringen og pumpes til de forskellige gærafdelinger samt pakkeriet, hvor gærfløden bliver tørret i forskellige grad alt efter om slutproduktet er tørgær eller bagegær. Urten fra gæringen bliver inddampet til en væske kaldet vinasse og solgt til gødning eller bindemiddel i foderproduktion. 1.2 Formålet Formålet med bachelorprojektet, i forhold til virksomheden, er at undersøge om virksomhedens dampforbrug kan reduceres ved at anvende mere varmegenvinding. Dette ønskes undersøgt med henblik på at reducere virksomhedens omkostninger til opvarmning af procesvæsker. Formålet for os studerende er at udvise evnen til at arbejde udviklingsorienteret med planlægning og gennemførelse af et projekt. Ligeledes er formålet at kunne anvende de færdigheder, der igennem teoretisk undervisning er opnået, som er centrale for maskinmesterprofessionen. Desuden skal vi tilegne os viden indenfor et særligt område eller problem, kunne analysere datamateriale samt lære systematisk problemformulering og problembehandling. Ovennævnte formål er nærmere beskrevet i skolens kvalitetssystem. 1.3 Forventninger Vores forventninger til bachelorprojektet er at finde en problemstilling, som er interessant for både virksomheden og os. Ligeledes forventer vi at få mulighed for at udvise evner til at arbejde problemløsende. Under praktikken forventer vi efter aftale med vores vejleder på virksomheden at kunne udføre forskellige forsøg på anlægget til gavn for vores projekt. Dette kunne fx være at optage relevante målinger på anlægget til videre brug under projektarbejdet. Vi har også en forventning om, at de ansatte er imødekommende med hensyn til at kunne svare på relevante spørgsmål vedrørende problemstillingen, som vi kommer til at arbejde med. Vores forventninger til arbejdet med problemstillingen er, at vi kommer frem til et eller flere løsningsforslag til virksomheden, som kan være med til at nedbringe omkostningerne forbundet med opvarmning af procesvæsker samt gavne virksomhedens drift. Side 12 af 85

14 1.4 Projektet Under praktikforløbet hos De Danske Gærfabrikker A/S har vi observeret, at virksomheden har et stort energiforbrug i form af damp. Dampen bliver blandt andet brugt til opvarmning af forskellige processer samt rengøring af tanke og prøveudtag. Flere steder bliver damp tilført direkte i processen, andre steder anvendes damp til opvarmning af procesvæsker. Virksomheden har et 60 C system, som bruges til væskeopvarmning igennem en række forskellige varmevekslere. Når vandet i 60 C systemet har været igennem de forskellige varmevekslere, pumpes det retur til et 50 C bassin. Det vand, som er i 60 C systemet, er en blanding af kølevand fra henholdsvis 80 C og 60 C tankene. Vandet i disse tanke kommer fra inddampningsanlægget og destillationsanlægget. Disse to vandstrømme bliver blandet og pumpet ud i 60 C systemet. Herved består 60 C systemet af genbrugsvarme. Se figur 1 for principskitse over systemet. En ting, der er observeret med dette varmesystem, er, at ved størstedelen af varmevekslerne bliver procesvæsken eftervarmet med damp. Et par andre interessante ting, der er observeret med dette varmesystem, er, at når vandet kommer retur til 50 C bassinet, har det af og til en høj temperatur. Dette kunne tyde på, at der ikke bruges særlig meget energi fra 60 C systemet. Det er ligeledes observeret, at trykket efter pumpen til 60 C systemet varierer meget i løbet af dagen, hvilket kunne tyde på et varierende forbrug i 60 C systemet. Efter at have gjort disse observationer er det overvejet, om det kunne være muligt at hæve temperaturen i 60 C systemet på en måde, hvorved virksomheden kan nedbringe sin dampudgift til eftervarmning af procesvæskerne. Efter at have drøftet emnet med vores vejleder både i virksomheden og på skolen, er vi blevet enige om, at dette kunne være en interessant problemstilling at kigge nærmere på. Vejlederen på virksomheden oplyste desuden, at virksomhedens ledelse har et ønske om at nedbringe fabrikkens dampforbrug på grund af store omkostninger ved dampindkøb. Derfor vil vores projekt, hvis det er økonomisk rentabelt at hæve temperaturen i 60 C systemet, være med til at realisere virksomhedens målsætning. Da der gennem den seneste årrække har været stort fokus på miljørigtige og energivenlige teknologier, har vi valgt at kigge nærmere på varmepumpeanlæg med henblik på nedbringelse af dampforbruget. Dette har vi gjort for at undersøge, om det kunne være en god forretning for virksomheden. Side 13 af 85

15 Under den sidste del af vores bachelorpraktik hos DDGF blev det offentliggjort, at virksomheden planlægger at stoppe for spritproduktionen og dermed tage destillationsanlægget ud af drift fra februar Dette medfører, at størstedelen af varmen i 60 C systemet vil forsvinde, og derfor kommer der et øget dampforbrug til eftervarmning af de forskellige procesvæsker efter februar Det er under disse vilkår, vores projekt er udarbejdet. 2. Problemformulering 2.1 Baggrund Vi har under vores bachelorpraktik hos De Danske Gærfabrikker A/S fulgt den daglige drift af virksomhedens vedligeholdelsesafdeling. Under praktikken har vi observeret flere forskellige problemstillinger i produktionen, som har fået os til at tænke over mulige løsninger af disse. Vi har valgt at arbejde videre med en af de observationer, som vi har gjort os. Vi er kommet frem til, at det kunne være interessant at undersøge, om virksomheden kan nedsætte sit dampforbrug ved at hæve deres varmegenvinding. Vi har derfor valgt at kigge på virksomhedens 60 C system, og om det er rentabelt at hæve temperaturen i dette. Det er dette vores projekt tager udgangspunkt i. 2.2 Spørgsmål Er det muligt at nedbringe virksomhedens dampforbrug ved at bruge mere varmegenvinding? Hvordan kan man hæve temperaturen på virksomhedens 60 C system? Er det økonomisk rentabelt at hæve temperaturen? Hvilke konsekvenser har det, at destillationsanlægget tages ud af drift? 2.3 Metode For at løse vores problemstilling vil vi tage udgangspunkt i forskellige teoretiske værktøjer, som vi har fået i løbet af vores uddannelse som maskinmester. Ydermere tages der udgangspunkt i anlæggets nuværende målepunkter til fremskaffelse af data. Virksomheden har stillet deres eget SRO-program ABB 800xA til rådighed. Ved hjælp af ABB 800xA er det muligt for os at hente data Side 14 af 85

16 ud, som vi skal bruge. Vi vil ligeledes benytte os af de ansattes erfaringer og kendskab til anlægget. Dette giver mulighed for at arbejde med både kvalitativ og kvantitativ empiri. Derudover vil vi foretage relevante målinger med eksternt udstyr, hvor dette er nødvendigt. 2.4 Afgrænsning I vores projekt tager vi udgangspunkt i de energier, som kommer til 60 C systemet og bliver genbrugt i virksomhedens processer. Ligeledes tager vi udgangspunkt i den damp, som bliver tilført fabrikken, for at kortlægge, om det er muligt at nedbringe den mængde, som bliver brugt til yderligere opvarmning. Vi vil ikke se på, om det er muligt at nedbringe den damp, som bliver tilført direkte i processen. Under energikortlægningen er kun en del at hedtvandssystemet medtaget (se side 41 for beskrivelse af hedtvandssystemet). Dette skyldes, at kun en lille del af effekten i dette system bliver brugt til eftervarmning. Den effekt, der bliver brugt til eftervarmning, er dog medtaget i rapporten. 2.5 Beskrivelse af anlægget samt dokumentation af problemstillingen Den del af produktionsanlægget, vi har valgt at kigge nærmere på, starter ved henholdsvis 60 C og 80 C tankene. Vandet, der kommer til 60 C tanken, er kølevand, der bliver brugt til at køle processerne i destillationsanlægget. Det er i dette anlæg, spritproduktionen foregår. Kølevandet, der bruges i destillationsanlægget, har en fremløbstemperatur på ca. 24 C og er ca. 62 C, når det kommer til 60 C tanken. Vandet, der kommer til 80 C tanken, er ligeledes kølevand, der kommer fra inddampningsanlægget og har en returtemperatur på ca. 72 C. I inddampningsanlægget produceres der vinasse, som virksomheden sælger. Når vandet kommer ud af de to tanke, løber det sammen i et rør, hvorfra det bliver pumpet ud til de forskellige varmevekslere i virksomheden. Det er dette system, der betegnes 60 C systemet. Fra pumpen bliver vandet pumpet ud i systemet, hvorefter det bliver delt i to grene. Den ene gren løber til varmevekslere, som bliver brugt til fabriksopvarmning og til varmt brugsvandsopvarmning (VV142). Til opvarmning af fabrikken sidder to pladevarmevekslere i serie. De to varmevekslere er ens og er af mærket Pasilac-Therm A/S. Efter disse to varmevekslere pumpes vandet ind i en beholder, hvor det er muligt at eftervarme med damp. Til opvarmning af det varme brugsvand bruges pladevarmeveksler VV142, som er af mærket Sondex A/S. Denne varmeveksler forvarmer vandet, Side 15 af 85

17 inden det løber igennem en pladevarmeveksler (VV141) af mærket Alfa Laval. Dette er en dampvarmeveksler, som eftervarmer brugsvandet op til den ønskede temperatur. Brugsvandet anvendes i nogle af processerne og til badevand, rengøring m.m. Den anden gren af 60 C systemet går ind i fabrikken, hvor den går til fem forskellige varmevekslere. Den første varmeveksler på strengen er VV1515, som bruges til autolyseopvarmning. Denne pladevarmeveksler er af mærket SPX A/S. I denne veksler eftervarmes autolysevandet af hedtvand, som er ca. 75 C. Dette hedtvand kommer fra en dampvarmeveksler (VV1415) i en anden bygning. Den næste varmeveksler VV1320 er ligeledes en pladevarmeveksler og af mærket APV. Denne varmeveksler bliver også brugt til autolyseopvarmning, og i denne veksler eftervarmes autolysevandet af damp ved 0,8 bar gennem en reguleringsventil. Efter denne varmeveksler er VV1321 placeret, dette er også en pladevarmeveksler og af mærket Sondex A/S. Denne varmeveksler bliver ligeledes brugt til en autolyseopvarmning, og her eftervarmes væsken med hedtvand, som leveres fra dampveksler VV1415. Den næste veksler er en rørvarmeveksler, som der ikke foreligger navn eller data på. Denne rørvarmeveksler bliver brugt til opvarmning af spritvand, som bruges til at holde virksomhedens udendørs melassetanke varme. Spritvandet bliver efterfølgende varmet op af damp i en rørveksler, hvis 60 C systemet ikke kan varme det op til det ønskede sætpunkt. Denne rørvarmeveksler foreligger der heller ikke navn eller data på. Eftervarmningen med damp anvendes hovedsageligt i vinterperioden. Den sidste varmeveksler på denne streng er en pladevarmeveksler af mærket Sondex A/S. På denne varmeveksler foreligger der ligeledes ikke navn og data. Denne veksler bruges til opvarmning af procesvand, inden det bliver pumpet ind i de forskellige processer i gærkarrene. Det er i nogle tilfælde nødvendigt at eftervarme procesvandet for at opnå den ønskede temperatur. Denne eftervarmning foregår i en dampvarmeveksler, som er placeret lige efter procesvandsveksleren. I dampveksleren tilføres damp ved 1 bar vha. en on/off dampventil, og herved eftervarmes procesvandet. Når 60 C vandet har været igennem de forskellige varmevekslere og afgivet varme, pumpes det ud i 50 C bassinet. Herfra pumpes vandet til fabrikkens køletårne og køles ned til henholdsvis 24 C og 10 C. Dette foregår i to trin, først køles det ned til 24 C og herefter til 10 C. Virksomheden Side 16 af 85

18 har et bassin til hvert af temperaturtrinnene. Herfra kan vandet så igen bruges som kølevand i de forskellige processer på fabrikken. 3. Varmevekslere En varmeveksler har til opgave at overføre varme fra et medie til et andet, adskilt af en plade eller væg, og den bruges til opvarmning eller køling. Varmevekslere fås i et stort antal af forskellige variationer i både størrelse og type. De anvendes i mange sammenhænge, både industrielt, i boliger samt i forskellige transportmidler. På køretøjer sidder der oftest en varmeveksler, som optager varme fra motorens kølesystem og afgiver denne varme til luften, der omgiver veksleren. Et andet eksempel er et solpanel, som også virker som en varmeveksler. Denne veksler optager strålingsvarme fra solen, og afgiver den til fx brugsvand, som cirkuleres gennem solpanelet. En varmeveksler kan fx være opbygget som pladeveksler eller rørveksler med ind- og udløb på primær og sekundær side. I pladeveksleren løber henholdsvis det kolde og det varme medie op og ned på hver sin side af en række plader. Derved overføres varmen fra det varme til det kolde medie gennem pladerne. En rørvarmeveksler består af et eller flere rør, hvor det ene medie løber i. Disse rør omgives af et større rør, hvor det andet medie løber i. Derved kan der ske varmeveksling mellem de små rør og det store rør. En varmeveksler kan være opbygget som enten krydsstrøm, medstrøm eller modstrømsveksler. Dette afhænger af, om indløbene af de to medier krydser hinanden, løber i samme eller modsat retning af hinanden. Ofte anvendes modstrømsvekslere, da ydelsen her er større end ved medstrøm krydsstrømsvekslere ligger imellem de to. (Eriksen, Grundtoft & Lauritsen, 2007) På DDGF har man et stort antal varmevekslere. Disse bruges til en række forskellige formål. En stor del af dem er placeret i gærkarhallen, hvor de bruges til bl.a. opvarmning af procesvæsker til gæringerne samt til opvarmning af vand, som bruges i forbindelse med CIP. Det er også her varmevekslerne til spritvandsopvarmningen findes. De fleste varmevekslere på virksomheden er modstrømspladevarmevekslere, som overfører varme fra væske til væske eller fra damp til væske. I forbindelse med opvarmningen af melassetankene med spritvand anvendes dog to rørvarmevekslere. Side 17 af 85

19 Hvor meget energi en pladeveksler kan overføre, afhænger af pladernes materiale, pladernes antal og størrelse i m 2. Følgende formel bruges til bruges beregningen af den overførte effekt: U-værdien beskriver varmeovergangsstallet, som angiver hvor meget energi der kan overføres i W/(m 2 *K). Denne værdi afhænger af pladernes materiale samt renheden af disse. A-værdien er arealet af pladerne. ΔLMTD er den logaritmiske middeltemperatur differens, som er middeltemperaturforskellen mellem kold og varm side i varmeveksleren. Efterhånden som en pladeveksler bliver brugt, kan der opstå belægning af forskelligt art på pladerne, som opstår på grund af urenheder i vandet. Dette er med til at nedsætte effekten, som veksleren kan overføre, da det gør, at varmen har sværere ved at vandre fra den varme til den kolde side af veksleren. Derfor er det vigtigt, at pladevekslerne en gang imellem skilles ad og rengøres for at fjerne belægninger. I den forbindelse bør plader og pakninger også efterses for skader, da skader på disse kan medføre, at der løber væske fra den primære side til den sekundære side og omvendt. Dette er naturligvis ikke ønskeligt og kan have negative følger for driften. Under kortlægningen er der anvendt temperaturer ind og ud af varmevekslerne samt flowet af væske for at kunne beregne den overførte effekt. Følgende formel er anvendt til beregning af overført effekt, hvor det er vand til vand vekslere: De steder, hvor fabrikken bruger damp til opvarmning i varmevekslere, er det massen af damp og fordampningsvarmen, der afgives i veksleren, som er anvendt til beregning af den overførte effekt. Ved de forskellige dampvekslere er det oplyst, hvilket tryk dampen har før veksleren. Da vi ikke har mulighed for at måle dette tryk, har vi antaget, at det opgivne tryk er det faktiske tryk i røret. Ud fra dette tryk er fordampningsvarmen fundet i en damptabel. På afgangssiden har vi målt temperaturen af kondensatet, og i de tilfælde, hvor dampen underkøles, er denne energimængde også medregnet. Effekten overført med damp beregnes ud fra formlen: Så vidt det har været muligt, er der anvendt logget data fra de fastmonterede flowmålere og temperaturfølere i anlægget til brug i beregningerne på varmevekslerne. Dette er gjort for at få så Side 18 af 85

20 valide data som muligt. Derfor er nogle af effektberegningerne lavet på vekslernes primære side, og andre gange på sekundær side, afhængig af hvor flowmålerne og temperaturfølerne har været placeret. De steder, hvor der ikke har været datalogning, er ultralydsflowmåleren og det håndholdte termometer anvendt i stedet. Under beregningerne har vi antaget, at den afgivne effekt på primær side er lig med den optagne effekt på sekundær side. Dvs. vi har antaget, at der ikke er afgivet noget varme til omgivelserne. En del af projektet drejer sig om at undersøge muligheden for at hæve temperaturen i 60 systemet til 80 C. En af de betingelser, der skal være opfyldt, for at det kan lade sig gøre, er, at de forskellige varmevekslere kan klare denne temperaturstigning. Vi har derfor kigget på mærkepladerne på vekslerne for at fastlægge, hvilket temperaturområde de er konstrueret til. Der var mærkeplader på alle varmevekslere undtagen rørvarmeveksleren til spritvandsopvarmningen. Det viste sig, at de andre vekslere havde et arbejdsområde over 80 C. I skemaet i tabel 1 herunder kan dataene ses fra mærkepladerne på varmevekslerne. Navn på varmeveksler Mærke Type Min. temperatur Maks. temperatur Kapacitet (Grader C) (Grader C) VV1320 APV K m3/h BAKER AS VV1321 SONDEX SL TK- EE Procesvandsanlæg SONDEX S41-IS L/h VV142 SONDEX S47-IS L/h Fabriksopvarmning PASILAC- THERM kcal/h A/S VV1515 SPX Q kg/h Spritvandsopvarmning Ukendt Ukendt Ukendt Ukendt Ukendt Tabel 1 Side 19 af 85

21 4. Energikortlægning For at få et overblik over energiforbruget i 60 C systemet er dette blevet kortlagt. Dette er foregået hos DDGF under praktikopholdet. Kortlægningen er lavet ved hjælp af virksomhedens SROprogram de steder, hvor det har været muligt at udtage data i form af flow og temperatur. De steder, hvor det ikke har været muligt, at udtage data igennem SRO-programmet, har vi brugt en ultralydsflowmåler udlånt af AAMS samt en håndholdt temperaturmåler udlånt af DDGF. Vi fulgte 60 C systemet fra pumpen til den sidste forbruger for at få et overblik over, hvor de forskellige varmevekslere var placeret. Under denne gennemgang af systemet fandt vi flowmålere og temperaturfølere, som kunne bruges under kortlægningen. Under kortlægningen viste det sig, at der eksisterede to varmevekslere, som ikke var indtegnet på fabrikkens PI-diagram over varmesystemet. Under gennemgangen af systemet observerede vi desuden, at flere af processerne ikke var i brug hele tiden. Derfor har vi efter samtale med den ansvarlige driftoperatør for det pågældende anlæg fået oplyst, hvornår de forskellige processer og varmevekslere er i brug. De oplyste informationer brugte vi for at kunne måle på de forskellige processer under drift. Ligeledes efter samtale med den ansvarlige driftoperatør har vi indhentet oplysninger om, hvor ofte og hvor længe vekslerne er i brug ad gangen. Dette er gjort for at kunne beregne en gennemsnitlig energioverførsel på årsbasis. De indhentede informationer fra driftoperatørerne stemte desuden overens med de observationer, vi har gjort os under kortlægningen. Efter at have indhentet disse informationer kunne vi begynde at foretage målinger på anlægget. De steder i anlægget, hvor der var placeret flowmålere og temperaturfølere, brugte vi virksomhedens SRO-program ABB 800xA til at udlæse data. De andre steder brugte vi den eksterne temperaturmåler og ultralydsflowmåleren, som blev monteret uden på det pågældende rør. For at sikre korrekt brug af flowmåleren, fulgte vi nøje instruktionsvejledningen, der medfulgte apparatet. Fejlvisningen på ultralydsflowmålerne er på ±1 % og er yderligere beskrevet i afsnit 11. Empiri. Side 20 af 85

22 4.1 Varmevekslere i 60 C systemet Herunder følger en beskrivelse af de forskellige varmevekslere, hvad de bliver brugt til, hvorledes vi har foretaget målinger på dem, samt en beregning af den afsatte effekt det pågældende sted. Samtlige varmevekslere bliver først forvarmet af vandet i 60 C systemet og bliver efterfølgende eftervarmet med damp eller hedtvand, som det også kan ses på figur 1. Varmevekslerne beskrives i den rækkefølge, som de er placeret i systemet, startende ved pumpen. Beskrivelsen er opdelt i to dele, henholdsvis en forvarmningsdel, som består af energien overført af vandet i 60 C systemet, og en eftervarmningsdel, der består af energien, der overføres af dampsystemet. Figur 1 er en principskitse over 60 C systemet og eftervarmningssystemerne. Figur 1 Forfatters eget arkiv Side 21 af 85

23 4.1.1 Forvarmningsdel Herunder følger en beskrivelse af de forskellige varmevekslere, som bruges til at forvarme procesvæskerne. Denne forvarmning foregår vha. vandet i 60 C systemet. Der er ved hver varmeveksler foretaget en energikortlægning, som også beskrives. I afsnittet foreligger udvalgte beregninger, dog vil der ved alle energikortlægninger foreligge resultat for den overførte effekt. Samtlige beregninger foreligger i rapportens bilag 4. Beregninger, der ikke indgår i dette afsnit, henvises der specifikt til. VV142 Denne varmeveksler bruges til forvarmning af det varme brugsvand. Det varme brugsvand bruges til forskellige processer i fabrikken, desuden bruges det til badevand, rengøring m.m. Efter denne varmeveksler pumpes det varme brugsvand igennem VV141, som er en dampveksler, der bruges til eftervarmning af brugsvandet, så det kommer op på det ønskede sætpunkt i dette tilfælde 62 C. Varmeveksler VV142 er ikke udstyret med flowmåler, men der er monteret temperaturmåler før og efter varmeveksleren på sekundærside. Vi har derfor foretaget flow måling med den lånte ultralydsflowmåler. Vores målinger er foretaget efter varmeveksleren VV142 på sekundærside. Under vores kortlægning af denne veksler kunne vi ud fra temperaturmålingerne se, at varmeveksleren igennem det sidste år i gennemsnit har kølet det varme brugsvand 4 C ned igennem denne veksler. Dvs. at varmeveksleren har virket modsat af hensigten ved at køle brugsvandet ned i stedet for at varme det op. Temperaturmålingerne er udtaget igennem virksomhedens SRO-program. Se grafen nedenfor i figur 2. Vi har målt flowet igennem varmeveksleren over en periode på et døgn. Det gennemsnitlige flow var i dette døgn 11,8 m 3 /h. Da vi ikke har mulighed for at måle flowet over et år, har vi antaget, at de 11,8 m 3 /h er gennemsnittet set over et år. Dette er gjort da vi ud fra figur 2 kan se, at forbruget ikke svinger nævneværdigt over et år. Side 22 af 85

24 Temp. Før VV142 Temp. Efter VV per. bev. gnsn. (Temp. Før VV142) Lineær (Temp. Før VV142) 50 per. bev. gnsn. (Temp. Efter VV142 ) Lineær (Temp. Efter VV142 ) Figur 2 Forfatters eget arkiv Som det ses af grafen på figur 2 ovenover, har det varme brugsvand før VV142 haft en højere temperatur end efter varmeveksleren. Herved har det varme brugsvand afgivet varme igennem varmeveksleren. Overført effekt igennem VV142 fra 60 C systemet: ( ) Dvs. i gennemsnit over det målte døgn overfører det varme brugsvand 54,8kW til vandet i 60 C systemet, som herefter bliver pumpet ned i fabrikkens køletårne. Side 23 af 85

25 Fabriksopvarmning Fabriksopvarmningen sker gennem to varmevekslere, som er serieforbundet. De to vekslere er ens og bruges til opvarmning af virksomhedens centralvarmeanlæg. Vandet, som bruges til opvarmning af kontorerne på virksomheden, har ikke nogen temperaturregulering ved disse to vekslere og bliver derfor varmet op til den temperatur, som 60 C vandet kan overføre. Efter de to varmevekslere pumpes vandet op til en varmtvandsbeholder, hvor der er mulighed for at eftervarme det med damp. I varmtvandsbeholderen er der placeret en termostat, som sørger for at holde en fast temperatur på vandet. Hvis vandet ikke bliver varmet nok op igennem varmevekslerne, åbner termostaten for damptilførslen. Sætpunktet er 65 C for vandet. Fra varmtvandsbeholderen pumpes vandet ud i centralvarmeanlægget i fabrikken. I systemet til de to varmevekslere er der hverken placeret flowmåler eller temperaturfølere. For at bestemme den overførte effekt i de to varmevekslere er ultralydsflowmåleren og det håndholdte termometer anvendt. Da vekslerne sidder i serie, har vi valgt at se på dem som en stor veksler og måle temperaturen før den første og efter den sidste veksler. Herefter kunne den overførte effekt beregnes. Overført effekt igennem fabriksopvarmningsvekslerne fra 60 C systemet: Se bilag 4 for udregningen. Denne effekt er ikke nødvendigvis retvisende, da den er afhængig af årstidens temperatur. Denne beregnede effekt ligger formentlig i den lave ende af den gennemsnitlige overførte effekt over et år, da målingerne, som bruges under udregningen af effekten, er optaget under sommerdrift. Denne beregnede effekt er brugt igennem resten af rapporten, da et større forbrug vil have positiv indflydelse på rapportens slutresultat i forhold til det økonomiske aspekt. Grunden til dette er, at dampforbruget til fabriksopvarmningen vil blive erstattet af energien leveret af varmepumpen. VV1515 Varmeveksler VV1515 bliver brugt til opvarmning af en autolyse. En autolyse er en proces, som bruges i forbindelse med produktion af gærekstrakt. Autolysen bruges til at dele gærcellerne i Side 24 af 85

26 cellevægge og gærekstrakt. Gærekstrakten bruges som smagsforstærker i fx krydderier og bouillonterninger. Under autolyseprocessen opvarmes gærfløden til en bestemt temperatur, og der tilsættes enzymer, som deler gærfløden til cellevægge og gærekstrakt. Autolyseprocessen kører to gange i ugen a fem timer pr. gang. Varmeveksleren har to trin, hvor procesmediet først bliver opvarmet af 60 C systemet og efterfølgende bliver eftervarmet med hedtvand. Forvarmningen beskrives i dette afsnit, og eftervarmningen med hedtvand beskrives i eftervarmningsafsnittet. I systemet til denne varmeveksler er der hverken placeret flowmåler eller temperaturfølere. Derfor har vi for at kunne bestemme den overførte effekt brugt ultralydsflowmåleren samt det håndholdte termometer. Vi har målt flowet og temperatur på 60 C systemets tilgang til varmeveksleren samt temperatur på afgangen. Overført effekt igennem VV1515 fra 60 C systemet: Se bilag 4 for udregningen. VV1320 VV1320 er ligesom VV1515 en del af en autolyseproces. Forskellen imellem VV1515 og VV1320 er, at VV1320 bliver eftervarmet med damp i stedet for hedtvand. Denne veksler er også en to-trins varmeveksler. 60 C systemet til denne varmeveksler er ikke udstyret med flowmåler eller temperaturfølere. Vi har derfor også her selv foretaget målinger med ultralydsflowmåleren og det håndholdte termometer. Vi foretog flowmålingen på tilgangssiden af 60 C systemet og temperaturmålingen på til- og afgangssiden. Overført effekt igennem VV1320 fra 60 C systemet Se bilag 4 for udregningen. Side 25 af 85

27 VV1321 Varmeveksler VV1321 bruges ligesom VV1320 og VV1515 til en autolyseproces i gærekstraktafdelingen. Denne veksler er ligesom VV1515 først opvarmet af 60 C systemet og eftervarmet med hedtvand. 60 C systemet til denne varmeveksler er ikke udstyret med flowmåler, dog er der en temperaturføler monteret på tilgangen til varmeveksleren. Vi har derfor selv forsøgt at måle flowet igennem varmeveksleren. Der har dog ved denne varmeveksler været forstyrrelser, så ultralydsflowmåleren ikke fungerede korrekt. Vi har derfor set os nødsaget til at antage et flow igennem denne varmeveksler. Vi har antaget flowet til at være 4 m 3 /h, da varmeveksleren fysisk er meget lille. Denne antagelse skaber en vis usikkerhed i beregningen af den overførte effekt. Denne usikkerhed anses som værende tilnærmelsesvis ubetydelig, da varmevekslerens funktion udgør en meget lille del af virksomhedens totale energiforbrug. Temperaturen ind i varmeveksleren har vi udtaget gennem SRO-programmet, og temperaturen ud af varmeveksleren har vi målt med det håndholdte termometer. Overført effekt igennem VV1321 fra 60 C systemet: Se bilag 4 for udregningen. Spritvandsopvarmning Dette anlæg anvendes til opvarmning af virksomhedens udendørs melasse beholdere, hver på 1500m 3. Der er 6 af disse beholdere, og de ønskes opvarmet, da melassens viskositet ellers bliver for høj til at kunne pumpes. Måden, disse tanke bliver opvarmet på, er ved hjælp af spritvand, som bliver opvarmet af 60 C systemet og eftervarmet med damp, når dette er nødvendigt for at holde sætpunktet. I sommerperioden har virksomheden indstillet sætpunktet til 45 C, og den ansvarlige driftoperatør oplyste, at sætpunktet er 60 C om vinteren. Spritvandet, som er i dette system, har et indhold af sprit på %. Dette har vi valgt at se bort fra, da forskellen på varmefylden for henholdsvis vand og spritvand er på 0,25 kj/kg. Til opvarmning af spritvand bruges en rørvarmeveksler. Denne varmeveksler er isoleret og mærkepladen er ikke flyttet ud på ydersiden af isoleringen og er derfor ikke tilgængelig. Side 26 af 85

28 Det har heller ikke været muligt at finde data på denne i virksomhedens database. På dette anlæg er der hverken på 60 C siden eller dampsiden mulighed for datalogning, derfor har vi været nødt til selv at foretage målinger med ultralydsflowmeteret og det håndholdte termometer. For at beregne den effekt, som overføres i 60 C varmeveksleren har vi målt flowet og temperaturene på primærside. Overført effekt igennem spritvandsveksleren fra 60 C systemet: Se bilag 4 for udregningen. Procesvandsopvarmning Dette anlæg bruges til opvarmning af procesvand, som bruges i sammensætningen af en gæring. Procesvandet kommer fra virksomhedens egen vandboring og fra det lokale vandværk. Anlægget består af to pladevarmevekslere, en til forvarmning med 60 C systemet og en til eftervarmning ved hjælp af dampsystemet. Procesvandet pumpes igennem begge varmevekslere, inden det pumpes ud til processen i det pågældende gærkar. På procesvandstilgangen er der monteret flowmåler, der datalogges i virksomhedens SRO-program. Der er ikke monteret temperaturfølere i systemet, derfor er der foretaget manuelle målinger af temperaturen på til- og afgangssiden. Overført effekt igennem procesvandsveksleren fra 60 C systemet: Se bilag 4 for udregningen. Side 27 af 85

29 Sankey diagram over virksomhedens energiforbrug fra 60 C systemet Herunder ses et sankey diagram på figur 3, der illustrerer, hvordan energistrømmene i 60 C systemet fordeler sig, samt et skema, der viser størrelsen på effekterne omregnet til energier i tabel 2. Figur 3 Forfatters eget arkiv Nr. Beskrivelse kwh Tilført til 60 grader system 13 Spildvarme destillation ,4 14 Spildvarme inddamper ,6 Overført energi fra 60 grader system gradersystem procesvandsanlæg , gradersystem Spritvandsanlæg , gradersystem VV , gradersystem fabriksopvarmning , gradersystem VV , gradersystem VV , gradersystem VV ,0 Tab 23 Tab, køles ned i køletårne ,0 Tabel 2 Forfatters eget arkiv Side 28 af 85

30 4.1.2 Eftervarmningsdel Herunder følger en beskrivelse af de forskellige varmevekslere, som bruges til at eftervarme procesvæskerne. Denne eftervarmning foregår vha. dampsystemet. Der er ved hver varmeveksler foretaget en energikortlægning, som også beskrives. I afsnittet foreligger udvalgte beregninger, dog vil der ved alle energikortlægninger foreligge resultat for den overførte effekt. Samtlige beregninger foreligger i rapportens bilag. Beregninger, der ikke indgår i dette afsnit, henvises der specifikt til. VV141 Denne varmeveksler bruges til eftervarmning af det varme brugsvand ved hjælp af damp. Som beskrevet i afsnittet før, bruges det varme brugsvand i processerne og til bl.a. badevand, rengøring m.m. Denne varmeveksler sørger for, at det varme brugsvand opvarmes til den ønskede temperatur på 62 C. Dampen til denne veksler tilføres ved ca. 3,5 bar og er styret af en reguleringsstation indeholdende trykreduceringsventil og reguleringsventil. På damptilgangen før reguleringsstationen er der placeret en flowmåler. Der er ikke monteret temperaturfølere i systemet, men efter reguleringsstationen er der placeret et mekanisk manometer. På vandsiden i veksleren er der dog monteret temperaturfølere, som er tilsluttet SRO-programmet. Derfor har vi valgt at beregne den overførte effekt på vandsiden. Da VV141 og VV142 er i serie, er der det samme masseflow igennem dem. Overført effekt igennem VV141 fra dampsystemet: Se bilag 4 for udregningen. Fabriksopvarmning Dampforbruget til denne eftervarmning er beregnet ud fra en hovedmåler placeret i centralvarmestrengen. Denne hovedmåler måler energiforbruget i centralvarmeanlægget, og har målt energien til MWh over det sidste år. Denne energi er den samlede energi overført af centralvarmeanlægget, dvs. både den effekt overført af 60 C systemet og af dampsystemet. Ud fra denne måling har det været muligt at beregne den overførte effekt fra dampsystemet. Side 29 af 85

31 Effekt overført fra dampsystemet: VV1515 I hedtvandssystemet er der inden varmeveksleren placeret en pumpe samt et mekanisk manometer. Der er ikke flowmåler, dog er der temperaturfølere både før og efter. Vi har derfor under drift af denne varmeveksler aflæst trykket på det mekaniske manometer for at sammenholde pumpekurven for pumpen med trykket. Dette er gjort for at finde flowet igennem hedtvandsdelen af varmeveksleren. Ud fra pumpekurven har vi aflæst flowet til at være ca. 58 m 3 /h. Dette flow er nødvendigvis ikke korrekt, da pumpekurven er gældende for en ny pumpe med nominelle omdrejninger. Pumpen er ikke frekvensstyret og derfor er det antaget at pumpen kører med nominelle omdrejninger. Yderligere er pumpen formentlig slidt i pumpehuset, og derfor vil pumpekurven for denne ikke stemme fuldstændig overens med en for en ny pumpe. Dog er pumpekurven for en ny pumpe anvendt, da det ikke vides hvor slidt pumpen er. Usikkerheden omkring flowet kan have større indflydelse på den beregnede effekt igennem varmeveksleren. Se bilag 5 for pumpekurve. Overført effekt igennem VV1515 fra hedtvandssystemet: Se bilag 4 for udregningen. Side 30 af 85

32 VV1320 For at finde den overførte effekt, som dampen tilfører ved VV1320, har vi aflæst trykket i dampsystemet til 0,8 barg, og målt temperaturen efter ventilen til 102 C, hvilket svaret til et tryk på 0,1 barg. Trykfaldet er derfor ca. 0,7 bar over ventilen. Efter varmeveksleren har vi målt temperaturen på kondensatet til 75,3 C. Dampen bliver altså underafkølet og er på ren væskeform, når det kommer ud af veksleren. Dampventilen er i virksomhedens SRO-program, og vi har derigennem fundet en gennemsnitlig åbningsgrad på ventilen. Ud fra disse data er først dampflowet beregnet, og herefter den overførte effekt fra dampen i veksleren. Til beregning af dampflowet er kvs-værdien for reguleringsventilen anvendt. Denne er dog for en ny ventil, og derfor kan der være en usikkerhed omkring denne værdi. Overført effekt igennem VV1320 fra dampsystemet: Først beregnes dampflowet ud fra følgende oplysninger. Volumenflow igennem ventilen: Side 31 af 85

33 Masseflow igennem ventilen: Overført effekt fra dampsystemet beregnes nu i to trin, første trin er fra 102 C til 100 C, som er fordampningsvarmen. Andet trin er fra 100 C til 75,3 C og beregnes som værende på væskeform. ( ) Total overført effekt igennem dampsystemet Side 32 af 85

34 VV1321 Hedtvandssystemet har temperaturfølere på både tilgang og afgang af varmeveksleren. Disse temperaturer har vi udtaget igennem SRO-programmet. Der er ikke flowmåler i systemet, der er dog en pumpe, og efter denne er der placeret et elektronisk manometer. Vi har derfor sammenholdt pumpens pumpekurve og trykket for at finde flowet i hedtvandssystemet. Som ved VV1515 er dette flow nødvendigvis ikke korrekt, da pumpekurven er gældende for en ny pumpe med nominelle omdrejninger. Pumpen er ikke frekvensstyret og derfor er det antaget at pumpen kører med nominelle omdrejninger. Yderligere er pumpen formentlig slidt i pumpehuset, og derfor vil pumpekurven for denne ikke stemme fuldstændig overens med en for en ny pumpe. Dog er pumpekurven for en ny pumpe anvendt, da det ikke vides hvor slidt pumpen er. Usikkerheden omkring flowet kan have større indflydelse på den beregnede effekt igennem varmeveksleren. Se bilag 6 for pumpekurve. Overført effekt igennem VV1321 fra hedtvandssystemet: Se bilag 4 for udregningen. Side 33 af 85

35 Spritvandsopvarmning Til beregning af den overførte effekt igennem dampvarmeveksleren er spritvandspumpens pumpekurve anvendt, sammenholdt med trykket efter pumpen, aflæst på et mekanisk manometer placeret i systemet. Se bilag 7 for pumpekurve. Efter samtale med driftoperatørerne er det oplyst at spritvandssystemet har et sætpunkt på 60 C under vinterdrift. Det er antaget, at temperaturen på spritvandet, når det har været igennem 60 C varmeveksleren, er 49 C i gennemsnit over et år. Dette er gjort da vi har målt temperaturen ud af 60 C varmeveksleren til 49 C. Spritvandet har et sætpunkt på 60 C i vinterdrift, og der bliver brugt damp til at eftervarme spritvandet til den korrekte temperatur. Dampen tilføres igennem en rørvarmeveksler, dampens tryk er 7 barg og tilføres igennem en on/off ventil. Overført effekt igennem spritvandsveksleren fra dampsystemet: Se bilag 4 for udregningen. Procesvandsopvarmning Der er ikke monteret temperaturfølere i dette system, dog er der temperaturfølere i alle gærkarrene. Disse temperaturfølere har vi brugt til at bestemme temperaturen ud af dampvarmeveksleren, selvom der antageligt vil være et temperaturfald fra varmeveksleren til gærkarrene. Til at bestemme de øvrige temperaturer har vi brugt det håndholdte termometer. Overført effekt igennem procesvandsveksleren fra dampsystemet: Se bilag 4 for udregningen. Side 34 af 85

36 Sankey diagram over virksomhedens dampforbrug Her under ses et sankey diagram på figur 4, der illustrerer, hvordan energistrømmene i dampsystemet fordeler sig. Samt et skema, der viser størrelsen på effekterne omregnet til energier tabel 3. Figur 4 Forfatters eget arkiv Nr. Beskrivelse kwh Tilført til dampsystem 1 Damp tilført til fabrik ,4 Energi tilført processerne 2 Damp til inddamper ,3 3 Damp til destillation ,0 4 Damp til Gærekstrakt ,2 5 Damp til tørgær ,5 6 Damp til Gærkar ,9 Energi tilført varmevekslere 7 VV ,9 8 Fabriksopvarmning ,0 9 Spritvandsanlæg ,0 10 Procesvandsanlæg ,7 11 VV ,7 12 Hedtvandsanlæg ,0 Diverse energiforbrug 22 Forsøgsfabrik, rengøring, spild ,2 Tabel 3 Forfatters eget arkiv Side 35 af 85

37 4.2 Dampforbrug uden destillationsanlægget Når destillationsanlægget tages ud af drift, forsvinder der en stor del af det vand, som pumpes rundt i 60 C systemet. De følgende data på flow og temperaturer er gennemsnitsværdier igennem det sidste år. Det totale flow i 60 C systemet er på 53,9 m 3 /h og andelen fra destillationstårnet er på 45 m 3 /h. Når destillationsanlægget er i drift, har vandet i 60 C systemet en blandingstemperatur på 64,2 C. Denne blandingstemperatur kommer fra 80 C tanken, som tilfører 8,9 m 3 /h med en temperatur på 72,8 C og fra 60 C tanken, som tilfører 45 m 3 /h med en temperatur på 62,5 C. Det antages, at der skal være det samme flow i 60 C systemet, uanset om destillationsanlægget er i drift eller ej. For at der pumpes samme mængde rundt i 60 C systemet, antager vi, at den mængde, der kom fra destillationsanlægget, bliver erstattet med vand fra 50 C bassinet. Derved får vi en anden blandingstemperatur, da de 45 m 3 /h bliver taget fra 50 C bassinet med en temperatur på 32,7 C. Der tilføres stadig 8,9 m 3 /h med en temperatur på 72,8 C fra 80 C tanken. Den nye blandingstemperatur i 60 C systemet bliver 37,8 C i stedet for den nuværende på 64,2 C. Det betyder, at der skal tilføres mere damp for at varme de forskellige processer op til det ønskede sætpunkt. Herunder følger en kortlægning over, hvor meget mere damp der skal tilføres, når destillationstårnet tages ud af drift. Det antages, at 60 C systemet max kan opvarme procesvæskerne til en temperatur på 37,8 C, da det er den nye temperatur i 60 C systemet. Procesvæskerne i de forskellige varmevekslere skal dermed opvarmes fra 37,8 C til det respektive sætpunkt med enten damp eller hedtvand. Der er to varmevekslere, som bliver eftervarmet af hedtvandssystemet. Ved disse to varmevekslere er først udregnet, hvilken effekt der overføres fra hedtvandssystemet. Efterfølgende er masseflowet af damp til overførsel af disse to effekter beregnet. Side 36 af 85

38 VV141 Det ønskede sætpunk i denne varmeveksler er 62 C. Da den målte gennemsnitlige temperatur igennem det sidste år har været 31,2 C på tilgangssiden og 62,3 C på afgangssiden, bruges disse temperaturer, da det antages, at disse vil være de samme uden destillationsanlægget. Dette antages, da destillationsanlægget ikke har noget med opvarmning af varmt brugsvand at gøre. Effekt, der skal overføres igennem damp: Ved hjælp af nedenstående kan masseflowet af damp beregnes: Der skal nu bruges 723,7 kg/h damp for at opvarme det varmebrugsvand. VV1515 Denne varmeveksler bliver først opvarmet af 60 C systemet og derefter af hedtvandssystemet. Denne varmeveksler har et sætpunkt på 75 C, og da det antages, at 60 C systemet maksimalt kan opvarme det konkrete medie til 37,8 C, skal hedtvandssystemet opvarme det fra 37,8 C til sætpunktet. Længere fremme i afsnittet kommer en beskrivelse af hedtvandssystemet. Effekt, der skal overføres af hedtvandssystemt: Se bilag 4 for udregningen. Side 37 af 85

39 VV1320 Denne varmeveksler er ligesom VV1515 først opvarmet af 60 C systemet, denne bliver dog eftervarmet med damp. Varmeveksleren opvarmer procesvæsken til sætpunktet på 65 C, og da det bliver opvarmet til 37,8 C af 60 C systemet, skal det resterende opvarmes med damp. Masseflow af damp: Se bilag 4 for udregningen. Der skal i denne veksler bruges 1.333,1 kg/h damp til opvarmning. VV1321 Denne varmeveksler er ligesom VV1515 først opvarmet af 60 C systemet og eftervarmet med hedtvandssystemet. Denne varmeveksler har et sætpunkt på 75 C, og da 60 C systemet opvarmer procesmediet til 37,8 C, skal hedtvandssystemet opvarme procesvæsken fra 37,8 C til 75 C. Effekt, der skal overføres fra hedtvandssystemet: Se bilag 4 for udregningen. Hedtvandssystemet skal altså overføre 863,9 kw til procesmediet. Hedtvandssystemet bliver behandlet senere i dette afsnit. Side 38 af 85

40 Spritvandsopvarmning Dette system opvarmes først af 60 C systemet og derefter med damp. Det har et sætpunkt på 60 C. Da spritvandet bliver opvarmet til 37,8 C af 60 C systemet, skal det herfra opvarmes med damp op til sætpunktet. Masseflowet af damp: Se bilag 4 for udregningen. Der skal i denne veksler bruges 3.083,4 kg/h damp til opvarmning af spritvandet. Procesvandsopvarmning Procesvandet opvarmes først igennem en veksler i 60 C systemet og derefter igennem en dampveksler. Efter 60 C veksleren har procesvandet haft en gennemsnitlig temperatur på 27,5 C over det sidste år, Denne temperatur ændrer sig dog til en lavere temperatur, når temperaturen i 60 C systemet falder til 37,8 C. Efter dampveksleren har procesvandet et sætpunktet på 70 C, og det bliver tilført med en temperatur på 12,7 C. Procesvandet skal altså eftervarmes med damp. Dampen bliver tilført med 1 bar. Temperaturen ud af varmeveksleren i 60 C systemet er antaget til at være 12,7 C, som er den samme temperatur, procesvandet har ved tilgangen af varmeveksleren. Denne antagelse er gjort, da 12,7 C er den temperatur, vandet maksimalt kan nedkøles til. Den nye temperatur på procesvandet på sekundær side af 60 C veksleren beregnes i det følgende. Side 39 af 85

41 Ny effekt overført fra 60 C systemet: ( ) Ny temperatur T 2 på sekundær side af varmeveksler: ( ) Nu kan den effekt, dampsystemet skal overføre til procesvandet, beregnes: ( ) Side 40 af 85

42 Ud fra nedenstående formel kan masseflowet af damp beregnes: Der skal dermed tilføres 6.071,8 kg/h damp for at opvarme procesvandet til det ønskede sætpunkt. Hedtvandssystemet Hedtvandssystemet er et system, som opvarmes af damp og bruges til opvarmning af forskellige autolyseprocesser. Dampen bliver tilført med 7,2 bar, og det opvarmede vand bruges bl.a. til opvarmning af VV1321 og VV1515. Herunder beregnes den mængde damp, der skal bruges til at opvarme hedtvandet. Mængde af damp til opvarmning af hedtvandet: Ud fra nedenstående kan masseflowet findes: Side 41 af 85

43 Der skal dermed bruges 5.926,6 kg/h damp til opvarmning af denne del af hedtvandssystemet. Sankey diagram over virksomhedens nuværende energiforbrug Nedenfor ses et sankey diagram over virksomhedens samlede energiforbrug på figur 5. Sankey diagrammet giver et overblik over, hvordan virksomhedens energiforbrug fordeler sig. Tabel 4 viser energiforbrugets størrelser. Figur 5 Forfatters eget arkiv Side 42 af 85

44 Nr. Beskrivelse kwh Tilført til dampsystem 1 Damp tilført til fabrik ,4 Energi tilført processerne 2 Damp til inddamper ,3 3 Damp til destillation ,0 4 Damp til Gærekstrakt ,2 5 Damp til tørgær ,5 6 Damp til Gærkar ,9 Energi tilført varmevekslere 7 VV ,9 8 Fabriksopvarmning ,0 9 Spritvandsanlæg ,0 10 Procesvandsanlæg ,7 11 VV ,7 12 Hedtvandsanlæg ,0 Diverse energiforbrug 22 Forsøgsfabrik, rengøring, spild ,2 Tilført til 60 grader system 13 Spildvarme destillation ,4 14 Spildvarme indamper ,6 Overført energi fra 60 grader system gradersystem procesvandsanlæg , gradersystem Spritvandsanlæg , gradersystem VV , gradersystem fabriksopvarmning , gradersystem VV , gradersystem VV , gradersystem VV ,0 Tab 23 Tab, køles ned i køletårne ,0 Tabel 4 Forfatters eget arkiv Side 43 af 85

45 Ud fra ovenstående sankey diagram figur 5 kan det ses, hvor virksomheden bruger energi fra dampsystemet og 60 C systemet. Ligeledes kan det i tabel 3 under sankey diagrammet ses, hvilke størrelser der er tale om. Den blå farve illustrer dampmængden, der indgår i processerne på virksomeden. Den mørkegule farve viser dampforbruger i de forskellige dampvarmevekslere, der bruges til eftervarmning. Den mørkerøde farve er den mængde damp, der bruges i virksomhedens forsøgsfabrik, samt damp til rengøring og spild. Den grønne farve illustrer den varmemængde, som kommer til 80 C tanken og genbruges i virksomhedens 60 C system. Den lysegule farve viser den varmemængde, som kommer til 60 C tanken og genbruges i virksomheden 60 C system. Den orange farve viser virksomhedens 60 C system, og hvor der bliver afsat varme fra dette. Dog har vi konstateret, at der er en fejl i systemet, da VV142 ud fra vores målinger overfører varme til 60 C systemet i stedet for at afgive varme til varmtvandsopvarmning. Dette medfører ifølge vores beregninger, at VV142 leverer ca kwh om året til afkøling i køletårnene. Den varme, der ikke bruges i 60 C systemet pumpes til virksomhedens køletårne og afkøles og er derved et tab for virksomheden. Dette tab har en størrelse på ca kwh om året Det totale dampforbrug med destillationsanlægget ude af drift Ud fra nedenstående skema i tabel 5 kan det ses, at virksomhedens dampforbrug stiger fra ca tons pr år til ca tons pr år ved nedlægning af destillationsanlægget. Det vil sige, at virksomhedens dampforbrug stiger med ca tons damp pr år. Dette medfører, at virksomheden får en større udgift til damp på ca kr. om året. Prisen på dampen er 0,177 kr./kg damp, prisberegningen ses under afsnittet 9.2 nuværende indkøbspris. Side 44 af 85

46 Uden destillation kg/h Tabel 5 Forfatters eget arkiv Uden destillation kg pr år Med destillation kg/h Med destillation kg pr år Timer i brug pr. år Grunden til, at der ikke er noget merforbrug ved varmeveksler VV141, er, at temperaturerne, der er brugt i beregningen, ikke ændrer sig, når destillationsanlægget tages ud af drift. Disse temperaturer vil stadig være henholdsvis ca. 31,2 C ind i varmeveksleren og ca. 62,3 C ud af varmeveksleren, fordi destillationsanlægget ikke har indvirkning på det varme brugsvandssystem. Varmeveksler navn Merforbrug kg/h Merforbrug kg kr VV VV Spritvand Procesvand Hedtvand Total Pris Dampforbrug med destillationsanlægget i drift Dampforbruget i kg/h med destillationsanlægget i drift er fundet på nedenstående måde for de forskellige varmevekslere. Der er brugt den fordampningsvarme, som dampen har ved de respektive tryk, som dampen bliver tilført ved. Den effekt, der bruges, er den, som er beregnet under kortlægningen af 60 C systemet. For hedtvandsanlægget er effekterne overført i VV1321 og VV1515 lagt sammen, og denne effekt er brugt. Beregningseksempel for masseflow af damp til varmeveksler VV141: Side 45 af 85

47 5. Komponenter i 60 C systemet I dette afsnit følger en beskrivelse af de forskellige komponenter, som indgår i 60 C systemet. På virksomheden har de valgt at ensrette deres komponenter. Det vil sige, at alle steder, hvor der er placeret temperaturfølere, er disse af den samme type. Således er det også med flowmålere og trykfølere. De forskellige komponenter, der bliver behandlet, er dem, som er placeret i det system, som vi arbejder med. Flowmålere i anlægget Der er flere steder i systemet placeret flowmålere, disse flowmåler er af mærket Simens MAGFLO Flowmeter og af typen MAG Flowmåleren har en målesikkerhed på +/- 0,5%. Denne type flowmåler er af den magnetiske slags. Måleprincippet bygger på Faradays lov om induktion. Loven siger, at hvis en elektrisk leder bevæges igennem et magnetfelt, vil der induceres en elektromotorisk kraft vinkelret på feltlinjerne. Flowmåleren er opbygget af et umagnetisk rørstykke med en indvendig isolering, f.eks. teflon. Uden på røret er monteret spoler, som danner et magnetfelt vinkelret på strømningen i røret. I røret er monteret to elektroder overfor hinanden, som måler den inducerede spænding. Flowmåleren skaber et magnetfelt omkring røret, og mediet i røret anvendes som leder. Derfor skal mediet være elektrisk ledende, hvis der anvendes magnetiske flowmålere. Kravet til ledningsevnen er dog meget lille, ved denne måler helt ned til 1mS/cm. Da måleren ikke er i direkte indgreb med det transporterede medie, er magnetiske flowmålere også egnet til korroderende og tyktflydende væsker. (Heilmann, 2007) Figur 6 viser princippet bag Faradays lov, som flowmåleren virker efter. Figur 7 viser flowmålerens udseende. Figur 6 Figur 7 Side 46 af 85

48 Temperaturfølere Temperaturfølerne i systemet er af mærket BOURDON HAENNI. Dette mærke er dog blevet overtaget af Baumer, som har videreført BOURDON HAENNI under deres eget navn. Temperaturfølerne er af typen til indstikning i rørene. Temperaturføleren er en CombiTemp 1/1 DIN B af rustfrit stål, og sensoren har et arbejdsområde mellem -50 C og 400 C og kan tåle et tryk op til 16 bar. Transmitteren kan tåle temperaturer mellem -40 C og 85 C. Den har en usikkerhed på (0,3+0,005*t) C. Temperaturføleren er en PT100 føler, den har en modstand i sensorelementet, som stiger og falder i takt med temperaturen. Den værdi, modstanden har, kan så bruges til videre behandling i f.eks. en temperaturregulator. På figur 8 ses ovennævnte temperaturføler. Figur 8 Side 47 af 85

49 Trykfølere Trykfølerne er ligesom temperaturfølerne af mærket BOURDON HAENNI og også overtaget af Baumer og videreført under deres navn. Trykføleren er af typen FlexBar HRT og er til indstikning i rør. Trykføleren har en usikkerhed på 0,2 % og har et arbejdsområde på -1 til 400 bar. Temperaturen på det målte medie skal dog være imellem -30 C og 121 C. Den måler trykket ved hjælp af en polysilicium trykmåler. Mellem trykmåleren og procesmediet er en tynd membran og en oliefyldning. Den fungerer ved at måle udsvinget på membranen, som trykket skaber. På figur 9 ses ovennævnte trykføler. Figur 9 6. Varmepumpens virkemåde En varmepumpe er en maskine, som ved tilførsel af elektrisk energi transporterer varme fra omgivelserne med temperaturen T o op på et højere temperaturniveau T k, hvor varmen afgives. Ifølge termodynamikkens 2. hovedsætning kan varme ikke strømme af sig selv fra et sted med lav temperatur til et sted med højere temperatur. Dog kan man ved hjælp af en varmepumpe, som tilføres elektricitet, transporterer varme fra omgivelserne til et højere temperaturniveau, hvor varmen kan anvendes fx til bygningsopvarmning. Det område, der leverer varmen, kaldes varmekilden, og det medie, som modtager varmen, kaldes for varmerecipienten. Side 48 af 85

50 6.1 Et-trins anlæg For at kunne transportere varmen fra et lavt til et højt temperaturniveau bruges et arbejdsmedium, fx ammoniak, som er valgt, så det fordamper og kondenserer ved de ønskede temperaturer, afhængigt af trykket. Arbejdsmediet cirkulerer i et lukket kredsløb, og gennemløber kontinuerligt en serie tilstandsforandringer, også kaldet kredsproces. I varmepumpekredsen indgår fire hovedkomponenter, fordamper, kompressor, kondensator og ekspansionsventil. Ved hjælp af kompressoren suges gas fra fordampervarmeveksleren, der er fyldt med arbejdsmediet, og trykket reduceres. Når trykket sænkes, falder temperaturen, som arbejdsmediet fordamper ved. Kompressoren suger trykket P 0 ned i fordamperen, indtil fordampningstemperaturen T 0 kommer under omgivelsestemperaturen. Derved vil der strømme varme fra omgivelserne ind i arbejdsmediet så dette begynder at koge og fordampe. Varmen Q 0 overført fra omgivelserne lagres altså i arbejdsmediet i form af fordampningsvarme. Kompressoren komprimerer derefter gassen, så trykket og temperaturen stiger. Den komprimerede varme gas presses nu ind i kondensatorvarmeveksleren. Kondensatorens udløb er lukket af en væskelås, så trykket i kondensatoren P k bygges op, indtil kondenseringstemperaturen overstiger temperaturen på det varmeoptagende medium. Varmemængden Q k tilsvarende varmemængden Q 0 optaget i fordamperen og energien W tilført kompressoren vil strømme fra arbejdsmediet til mediet, der skal opvarmes. Gassen køles, kondenserer og går over til væskeform. Det kondenserede arbejdsmedie ledes tilbage til fordamperen via en ekspansionsventil, hvor trykket sænkes fra kondensatortrykket P k til fordampertrykket P 0. Ekspansionsventilen leder lige så meget arbejdsmedium tilbage til fordamperen, som den har fordampet. Se figur 10 for principskitse. Figur 10 Forfatters eget arkiv Side 49 af 85

51 Et-trins anlæg har den ulempe, at ved lav fordampningstemperatur og høj kondenseringstemperatur opstår der et stort trykforhold. Store trykforholdet gør at kompressoren skal yde mere end ved små trykforhold, og derfor er der større risiko for havari. Desuden medfører det høje tryk, at temperaturen på arbejdsmediet bliver højere, og derfor bliver det sværere at adskille olien og arbejdsmediet. Ved store trykforskelle over stempelkompressoren aftager den volumetriske virkningsgrad på grund af det skadelige rum. Ligeledes aftager den isentropiske virkningsgrad ved høje temperaturer. I praksis er reduktionen i virkningsgraderne hovedargument for at dele processen i flere trin. 6.2 To-trins anlæg Flere trins drift giver lavere driftsomkostninger pga. højere varmefaktor (COP), men kræver en større investering. Lønsomheden af en sådan ekstra investering må derfor bestemmes igennem teknisk eller økonomisk optimering. I to-trins varmepumpeanlæg kan der eventuelt benyttes åben mellemkøler til enten fuld eller delvis mellemkøling af trykgassen fra lavtrykskompressoren før indsugning og kompressionen i højtrykskompressoren. Drøvlingen af arbejdsmediet fra kondensator til fordamper tryk sker desuden i to trin. Fordele med to-trins drift: Reducering af kompressortabet pga. mindre trykforhold pr. kompressortrin Mindre energiforbrug for kompressorerne total set pga. mellemkølingen Lavere trykgastemperatur og større sikkerhed mod kompressorhavari Reduceret drøvlingstab ved drøvling i to trin Ulemper med to-trins drift: Større omkostninger til vedligehold Større omkostninger ved indkøb af anlæg Ved fuld mellemkøling blæses trykgassen fra lavtrykskompressoren igennem væsken i mellemkøleren og køles ned til mellemtrykstemperaturen, før den suges af højtrykskompressoren. Se figur 11 for principskitse over to-trins anlæg med åben mellemkøler. Side 50 af 85

52 Figur 11 Forfatters eget arkiv 7. Varmepumpeanlæg 7.1 Overvejelser inden indkøb af anlæg I dette afsnit beskrives det, hvilke overvejelser der bør gøres, inden der investeres i et varmepumpeanlæg. Det første, som er af afgørende betydning, er at belyse virksomhedens varmebehov. Det er vigtigt at vide, hvor meget varme et evt. varmepumpeanlæg skal producere for at kunne dimensionere dette. Derfor kortlægges varmebehovet i fabrikkens forskellige processer, så man til sidst har et samlet overblik over varmebehovet. En anden ting, der skal undersøges, er, hvad virksomheden betaler for den varme, der evt. skal erstattes af varmepumper. I tilfældet på DDGF er det prisen på damp, der skal undersøges, da det er damp, der bruges til opvarmning. Udover prisen på varme skal prisen på el også undersøges, da en varmepumpe skal bruge el for at køre. Disse priser på henholdsvis damp og el er afgørende faktorer for, om det vil være rentabelt at investere i et anlæg. Side 51 af 85

53 7.2 Tilskud Der er i dag fra regeringens side et ønske om, at Danmark skal være et forgangsland med henblik på at skåne miljøet. Derfor er der indført flere tilskudsordninger med henblik på nedbringelse af virksomheders energiforbrug. Disse tilskudsmuligheder bliver behandlet nærmere i afsnit 8.5 Tilskudsmuligheder 7.3 Anlæggets COP-faktor Et vigtigt element i et varmepumpeanlæg er COP-faktoren. COP er en forkortelse af coefficient of performance, og er defineret på følgende måde: P k er den afgivne varmeeffekt i anlæggets kondensator, og P el er den tilførte elektriske effekt til varmepumpen. Formlen viser, at jo mere varmeeffekt varmepumpen kan aflevere i kondensatoren ved samme tilførte eleffekt, jo højere COP-faktor. Med andre ord udtrykker COP-faktoren, hvor meget varme man får ud af den elektriske energi, som tilføres pumpen, og dermed hvor effektiv varmepumpen er. Derfor er man interesseret i at opnå så høj en faktor som muligt. Der er en række faktorer, der spiller ind på COP-faktoren. I det følgende afsnit beskrives nogle af disse. For det første spiller varmepumpens driftsbetingelser en stor rolle. Trykforskellen hen over pumpen har stor indvirkning på, hvor effektiv den er. Hvis pumpen skal lave en stor trykændring, fx fra 10 C fordampningstemperatur til 80 C i kondenseringstemperatur, vil COP-faktoren ikke blive så god, som hvis den skulle lave en ændring fra 40 til 80 C. Grunden til dette er, at pumpens arbejde kommer til at udgøre en forholdsvis større del af den samlede tilførte energimængde i systemet, modsat hvis temperaturforskellen kun var fra 40 til 80 C. Desuden aftager den isentropiske virkningsgrad på kompressoren ved højere trykforhold. Derfor sættes ofte to kompressorer ind i anlægget, hvis temperaturspændet er stort. Derved kan temperaturen hæves i to trin i stedet for et. Det kan også være, det ikke er fysisk muligt for en enkelt kompressor at hæve temperaturen fra fx 10 til 80 C, da det resulterer i for stor en trykforskel, eller måske bliver kompressoren for dyr til, at det kan svare sig. Det kan dermed være endnu en grund til at vælge to kompressorer frem for en enkelt. En anden ting, der kan forbedre varmepumpens COP-faktor, er, hvis der indsættes en varmeveksler til at fjerne overhedningen fra trykgassen. Når kompressoren hæver temperaturen i anlægget, vil den samtidig overhede gassen, fordi processen forløber på højre side af mætningskurven. Se figur Side 52 af 85

54 12. Den overhedning, som opstår, kan afkøles i en overhedningsfjerner, inden gassen kommer til kondensatoren. Ved at afkøle gassen på denne måde kan man udnytte overhedningsvarmen, samtidig med at man kan sænke trykket i kondensatoren. Grunden til, at dette tryk kan sænkes, er, at der ikke kræves så høj kondenseringstemperatur for at få den ønskede temperatur på mediet, som varmepumpen skal opvarme. Dette skyldes, at overhedningen også bidrager til opvarmningen af mediet. Ved udnyttelse af overhedningsvarmen er det dermed muligt at forbedre anlæggets COPfaktor. En bonus ved at indsætte en overhedningsveksler er desuden, at man øger levetiden for smøreolien i systemet, da temperaturen på olien ikke bliver så høj, og derved nedbrydes den ikke så hurtigt. I et anlæg med skruekompressor bliver der cirkuleret store mængder smøreolie, som bliver kølet i en oliekøler. Den varme er det også muligt at anvende til opvarmning af mediet, vha. en varmeveksler, i stedet for at varmen går tabt. Denne varmeveksler vil også bidrage til en bedre COP-faktor, da den samlede varmeeffekt bliver større. Sidst skal nævnes muligheden for at anvende en underafkølingsveksler. Denne veksler anvendes efter kondensatoren til at underafkøle væsken. Den varme, som derved kan trækkes ud af veksleren, bruges også her til at opvarme mediet ligesom ved overhedningsveksleren og smøreolieveksleren. Derved vil underafkølingsveksleren ligeledes bidrage til en større COP-faktor, fordi der opnås en større entalpiforskel på den varmeafgivende side af anlægget, uden at kompressorarbejdet øges. Disse forskellige muligheder for at øge varmepumpeanlæggets COP-værdi bør overvejes nøje for at sikre den mest optimale drift og økonomi i anlægget. På figur 12 ses et h-log-p diagram, hvor overhedning, kondensering og underkøling vises i en kredsproces. Side 53 af 85

55 Underkøling Kondensering Overhedningsfjerner Figur 12 H-Log-P diagram udtaget fra CoolPack 7.4 Forslag til valg af varmepumpeanlæg Det følgende forslag til valg af varmepumpeanlæg er udarbejdet i samarbejde med Jonas Lassen fra Johnson Controls, se specifikationer på varmepumpeanlægget på bilag 8. For at undersøge hvilket anlæg som kunne være interessant for virksomheden, har det været nødvendigt først at beregne energiforbruget, som varmepumpen skal erstatte. Til beregningen af dette energiforbrug er der taget udgangspunkt i virksomhedens beslutning om at nedlægge destillationsanlægget i Som tidligere nævnt vil temperaturen i 60 C systemet falde til ca. 37 C, når destillationsanlægget lukkes. Flere steder i processen opvarmes procesvæsker til ca. 75 C, og da der antageligt vil være et mindre varmetab i rør og varmevekslere, ønsker virksomheden at hæve temperaturen i 60 C systemet til ca. 80 C. Ud fra ovennævnte temperaturer på henholdsvis 37 C og 80 C og et tilhørende flow på 53,9 m 3 /h er den krævede effekt beregnet til ca kw. Disse tal er brugt i samarbejde med Johnson Controls i forbindelse med dimensioneringen af anlægget. Effekten på 2700 kw ligger til grund for hele dimensioneringen af anlægget. Under kortlægningen af virksomheden fandt vi desuden ud af, at virksomheden køler sin spildvarme ned fra ca. 33 C til ca. 10 C, vha. køletårne. Vi har derfor overvejet at bruge denne energimængde til den kolde side af varmepumpeanlægget. Derved kan virksomheden reducere dette tab, som Side 54 af 85

56 nedkølingen i køletårnene udgør. Under kortlægningen fandt vi data for flow og temperaturer på nedkølingen fra virksomhedens SRO-program. Kortlægningen viste, at temperaturen på vandet var ca. 33 C, og flowet var på ca. 300 m 3 /h, begge dele i gennemsnit over et år. Fra dette flow antages det tidligere i rapporten, at der udtages 45 m 3 /h til 60 C systemet, når destillationsanlægget tages ud af drift. Dermed er flowet på ca. 255 m 3 /h til køletårnene. Disse informationer blev også brugt under dimensioneringen af anlægget. Efter flere samtaler med Jonas Lassen fra Johnson Controls fremlagde han sine forslag til, hvordan varmepumpeanlægget kunne komme til at se ud. I disse forslag indgik både et-trins og to-trins anlæg. Yderligere indhentede vi tilbud fra Cronborg, der også er leverandør inden for varmepumpeanlæg. Efter nærmere undersøgelse af anlæggene har vi valgt at arbejde videre med ettrins anlægget fra Johnson Controls, da vi kom frem til at dette anlæg var den bedste løsning for DDGF. Herunder følger en beskrivelse af det valgte anlæg. Varmepumpeanlægget fra Johnson Controls består af to Sabroe HeatPAC varmepumper, se bilag 9. Disse to anlæg er færdige units, hvor de fleste komponenter er monteret og klar til brug. Kompressoren i anlæggene er en et-trins højtryksskruekompressor. Kølemidlet i anlægget er ammoniak, og der anvendes oversvømmede fordampere. For at gøre anlægget mere energieffektivt er det udstyret med overhedningsfjerner, varmeveksler til smøreolien fra kompressoren, samt underkølingsveksler. Se figur 13 nedenfor, som er en skitse over varmepumpeanlægget med tilhørende varmevekslere. Fordelene ved disse er beskrevet tidligere i afsnittet 8.3 Anlæggets COP-faktor. Ud fra varmepumpens specifikationer bilag 9 ses det, at et varmepumpeanlægs varmeeffekt er 1.383,4 kw. Da der skal bruges to anlæg, giver det en samlet ydelse på 2.766,8 kw. Ydermere ses det, at den optagne el-effekt for et anlæg er 324,9 kw, dermed er den samlede eleffekt på 649,8 kw. Anlægget er estimeret til at være i drift døgnet rundt i 50 uger pr. år, eller hvad der svarer til timer pr. år. Ud fra dette kan den årlige leverede varmeenergi og det årlige el forbrug beregnes på følgende måde: Årlig leveret varme fra varmepumpen: Tilført el til varmepumpeanlægget: Side 55 af 85

57 Ydermere oplyste Johnson Controls, at de forventede omkostninger til vedligehold af anlæggene, kunne sættes til 20 kr./driftstime. Figur 13 Forfatters eget arkiv 7.5 Tilskudsmuligheder I Danmark har regeringen et mål om, at udslippet af drivhusgasser i 2020 skal reduceres med 40 % i forhold til niveauet i Som et led i at opnå dette mål er der indgået forskellige energiaftaler, som skal være med til at fremme anvendelsen af vedvarende energi i stedet for energi fra fossile brændsler. Siden 1996 har energistyrelsen indgået aftaler med virksomheder, som ønsker at udføre energieffektiviseringer. Aftalen går ud på, at virksomheden indgår i et 3-årigt forløb, hvor den skal implementere den internationale energiledelsesstandard DS/EN ISO for at kortlægge virksomhedens energiforbrug, og samtidig undersøge mulige energieffektiviseringer. Til gengæld får virksomheden refunderet en stor del af dens energispareafgift. I 2013 blev der desuden indført en tilskudsordning kaldet VE (vedvarende energi)til proces, som endnu et led i at sænke udledningen af drivhusgasser i Danmark. Under denne ordning er det muligt for virksomheder at søge tilskud til energieffektiviseringer. Der er en række betingelser, som skal være opfyldt for at kunne søge. Bl.a. skal virksomheden omlægge sit energiforbrug fra fossile brændsler til vedvarende energi som fx solcelleanlæg, varmepumper eller fjernvarme. Side 56 af 85

58 Som en del af vores projekt på DDGF har vi derfor kigget nærmere på mulighederne for at søge tilskud til opførelsen af et varmepumpeanlæg. Det viste sig efter samtale med energistyrelsen, at virksomheden ikke var berettiget til at søge tilskud under denne ordning. Virksomheden modtager på nuværende tidspunkt damp fra det lokale kraftvarmeværk. Regeringen har et mål om, at alle kraftvarmeværker på sigt skal omlægges til vedvarende energi i form af fx biomasse, derfor anses skiftet fra damp, der kommer fra fjernvarme, ikke som en konvertering fra fossilt energi, selvom kraftvarmeværket i dag benytter primært kul. Grunden til, at virksomheden ikke er berettiget til at søge dette tilskud, skyldes, at regeringen pr definition ser et kraftvarmeværk som leverandør af vedvarende energi, uanset hvad kraftværket bruger af brændsel i dag. Udover ovennævnte tilskudsordninger findes også en ordning, hvor der kan søges tilskud hos det lokale el-forsyningsselskab ved gennemførelse af energieffektiviseringer som fx installation af varmepumper. Proceduren er, at virksomheden skal lave en aftale med forsyningsselskabet, inden projektet påbegyndes. Herefter kan projektet gennemføres, og til sidst opgøres energibesparelserne i henhold til de gældende regler fra forsyningsselskabet, inden tilskuddet kan udbetales til virksomheden. I forbindelse med vores projekt har Jonas Lassen fra Johnson Controls været behjælpelig med at undersøge mulighederne for tilskud til opførelsen af et varmepumpeanlæg fra forsyningsselskabet. Dette tilskud er oplyst til 0,38 øre pr. kwh sparet energi det første år anlægget er i drift, minus gebyrer til administration og verifikation af den sparede energimængde. Muligheden for at søge tilskud kan få stor indflydelse på lønsomheden af en sådan investering. Både for DDGF og for andre virksomheder i Danmark, som ønsker at lave energieffektiviseringer. I afsnittet 9. Økonomi er størrelsen af tilskuddet belyst ved investering af varmepumpeanlæg på DDGF. Side 57 af 85

59 8. Økonomi Dette afsnit indeholder rapportens økonomiske del. Under dette afsnit undersøges det økonomiske aspekt i at investere i et varmepumpeanlæg. Ligeledes belyses virksomhedens indkøbspriser på henholdsvis damp og el, i nuværende situation og i fremtiden. Virksomheden er blevet informeret om en kommende prisstigning på 40 %, på dampprisen, fra 01/ Denne prisstigning kan have indflydelse på lønsomheden af investeringen, der er derfor foretaget tre analyser af investeringen, en med nuværende damppris, en med fremtidig damppris, samt en med fremtidig damppris med 50 % ydelse. De to første analyser tager udgangspunkt i, at varmepumpeanlæggets effektdækning er på 100 %, dvs. at det kører med fuld ydelse i samtlige driftstimer på et år. Efterfølgende er der foretaget en analyse for samme anlæg, med 2018 energipriser, som kun kører med 50 % ydelse i samtlige driftstimer på et år. De økonomiske analyser er lavet med udgangspunkt i bogen Varmepumper Grunnleggende varmepumpeteknikk (Stene, 1997). Baggrunden for at foretage beregninger på scenarierne med 2018 priser er, at vi ønsker at belyse lønsomheden for det pågældende anlæg under de fremtidige forudsætninger. Grunden til, at det er disse, der bruges i udregningen, er, at der formentlig vil gå en længere periode, inden virksomheden kan sætte varmepumpeanlægget i drift. Da virksomheden kører med varierende drift, forventes det ikke, at varmepumpeanlægget kører med 100 % ydelse året rundt. Derfor er det belyst, hvordan lønsomheden er ved både 100 % og ved 50 % ydelse. Dette spænd er valgt, da vi mener, at varmepumpeanlæggets gennemsnitlige ydelse vil ligge inden for dette område. 8.1 Indkøbspriser damp og el Herunder følger beregninger på virksomhedens indkøbspriser på henholdsvis damp og el. Først ses priserne, som de er på nuværende tidspunkt, og efterfølgende opgøres dampprisen med 40 % stigning fra Oplysningerne, der er brugt til disse beregninger, er aflæst på virksomhedens regninger på damp og el. Se bilag 10 og 11. Side 58 af 85

60 8.2 Nuværende indkøbspris Damp Oplysninger fra en månedsregning på damp ses i tabel 7. Enheder GJ A pris kr. Beløb kr. varmeafregning , ,56 svovl afgift , ,20 svovl afgift ,00 svovl afgift , ,10 nox afgift ,00 Total ekskl. moms ,86 Moms ,00 Total incl. moms ,86 Tabel 7 Pris på en GJ damp incl. Afgifter og ekskl. moms: Da 1 kwh svare til 0,0036 GJ giver det en kwh pris på: Kg prisen på damp er udtaget fra virksomhedens energiregnskab, som er fortrolig og derfor ikke foreligger i bilagene. Denne pris er følgende: 0,177 kr./kg damp Regning, der ligger til grund for dampprisen, ses i bilag 10. Side 59 af 85

61 El Nedenstående tal i tabel 8 er ligeledes fra en månedsregning. kwh Enheds pris kr I alt kr El transport betaling NRGi ,00 0, ,40 Rabat el transport betaling NRGi ,00-0, ,64 El sparresats NRGi ,00 0, ,33 El transport energi net.dk ,00 0, ,43 Off. Forpligtelser ,00 0, ,33 Abbnoment 692,19 Rabat abbnoment -228,42 rente ,57 moms 25 % ,16 I alt NRGi net A/S ,35 Pris pr. kwh ekskl. Moms og el-spot pris 0,266 Tabel 8 El-spot prisen ekskl. moms for den pågældende måned var 0,3618 kr./kwh. Denne pris er anset som konstant. Samlet pris pr. kwh el Regning, der ligger til grund for elprisen, ses i bilag 11. Side 60 af 85

62 8.3 Indkøbspris i 2018 Damp I henhold til informationer oplyst af DDGF stiger dampprisen med 40 % i Ny damppris bliver derfor: El Prisudviklingen i fremtiden kendes ikke, og der kan være argumenter, der taler for lavere og for højere priser. Danmark har nogle af de højeste elpriser i Europa, dette kan argumentere for at prisen ikke vil stige. Omvendt vil der muligvis komme stigninger på elafgifter, og dette taler for højere priser. Da der er argumenter for og imod en prisstigning eller et prisfald, antages den fremtidige elpris til at være den samme som den nuværende. Dvs. 0,628 kr./kwh. 8.4 Investeringen Herunder følger en økonomisk analyse over investeringen i et varmepumpeanlæg. Denne analyse skal skabe overblik over, om investeringen er lønsom for virksomheden. Som en del af den økonomiske analyse har virksomheden oplyst, at deres afkastningskrav er på 25 %. Ligeledes har de oplyst lånerenten til 1,6 %. Den forventede tekniske/økonomiske levetid er estimeret til 15 år. Ifølge Johnson Controls er der opsat varmepumpeanlæg, som har været i drift i mere end 30 år. Derfor har vi estimeret 15 år som minimumslevetiden for et varmepumpeanlæg. Investeringens størrelse er et estimeret beløb oplyst af Johnson Controls, selve varmepumpeanlægget har en estimeret pris på kr. Bygningen, som anlægget skal stå i, skal også opføres i forbindelse med installation af varmepumpeanlægget. Denne bygning skal være ca. 70 m 2, og efter samtale med Aalsrode Tømmerfirma har maskinbygningen en estimeret m 2 pris på 8000 kr. ekskl. moms. Dvs. samlet estimeret bygningspris kr. Hertil kommer pris på opstilling af varmepumpeanlægget med etablering af rørføring og etablering af eltavle. Denne pris udgør estimeret kr. jf. Johnson Controls. Denne pris er der noget usikkerhed omkring, da det vil kræve en dybere gennemgang af forholdene på fabrikken, samt indhentning af priser fra forskellige parter for at få en mere præcis pris. Side 61 af 85

63 Når der gennemføres en energirigtigt investering, er det muligt at søge tilskud hos Energiselskabet. Dette tilskud er oplyst af Johnson Controls til at være 0,38 kr./kwh af det sparede energiforbrug, minus administrations- og verifikationsomkostninger. Der er forskellige tilskudsmuligheder til energirigtigt investeringer, disse mulighede er beskrevet tidligere i rapporten under afsnittet 8.5 Tilskudsmuligheder. Tilskud: Besparelsen i nedenstående tabel 9, er et udtryk for den besparede energimængde, som vil opnås ved indsættelse af varmepumpeanlæg. Beregningen ses længere nede under punktet Årlig sparet energi med varmepumpe. Beløb i kr./kwh Besparelse i kwh Sum i kr. Tilskud 0, Adm 0, Verifikation mm Til kunden 0, Tabel 9 Oplysninger fra Johnson Controls Dvs. det er muligt at få kr. i tilskud til projektet. Side 62 af 85

64 8.5 Økonomianalyse med nuværende energipriser Herunder følger den økonomiske analyse, der skal belyse om det er rentabelt at foretage investeringen. Ud fra oplysningerne i tabel 10 er analysen foretaget. I tabel 9 foreligger tallene, der ligger til grund for den økonomiske analyse. Investering Tilskud Investering fratrukket tilskud kr kr kr. Lånerente 1,6 % Teknisk/Økonomisk levetid 15 år Afkastningskrav 25 % Årligprisstigning Fabrikkens effekt behov Varmepumpens dimensionerende effekt: 2,2 % (Wikipedia, u.d.) 2766,8 kw 2766,8 kw Varmepumpens effektdækning 100 % Årlig leveret varme fra varmepumpen Årlig leveret energi fra det eksisterende varmesystem Tilført el til varmepumpens kompressorer Årlig elforbrug El pris Pris på eksisterende energikilde(damp) Omkostninger til eftersyn og vedligehold Tabel MWh MWh 649,8 kw MWh 628 kr./mwh 181 kr./mwh 20 kr./drift time Årsvarmefaktor (COP) for hele varmesystemet Denne faktor viser, hvor meget varme varmepumpeanlægget leverer, i forhold til hvor meget elektrisk energi der tilføres varmepumpeanlægget. Dvs. når der tilføres 1kWh elektricitet, leverer varmepumpeanlægget 4,26 kwh varme. Side 63 af 85

65 Årlig energibesparelse med varmepumpe Dette viser besparelsen i tilført energi, mellem før og efter varmepumpeanlægget indsættes. Årlig besparelse med varmepumpe Omkostninger før: Indkøbt dampenergi til opvarmning: Omkostninger efter: Indkøbt el til varmepumpeanlæg: Årlig besparelse: Denne viser besparelsen i kr. pr år, ved indsættelse af varmepumpeanlæg. Årlig faste indtægter Dette er den samme som den årlige energibesparelse med varmepumpen dvs kr./år Nutidsværdi Nutidsværdien er den nutidige værdi af en række fremtidige indtægter og udgifter, når der tages hensyn til renten. For at beregne nutidsværdien skal følgende kendes; Investeringen, levetid, rente og årlig netto indtjening. Investering: Teknisk/Økonomisk levetid: kr. 15 år Side 64 af 85

66 Realrente: For at kunne finde denne må man omregne afkastningskravet og tage hensyn til prisstigningen. Afkastningskrav: 25 % Årlig prisstigning: 2,2 % ( ) Årlig netto indtjening (B): Dette er differensen mellem årlige indtægter og faste omkostninger. Årlige faste omkostninger: Netto indtjeningen (B): Nutidsværdi: ( ) ( ) Da nutidsværdien er positiv, er investeringen lønsom. Nutidsværdikvotient Nutidskvotienten beskriver, hvor stort afkast der opnås for hver kr., der investeres. Side 65 af 85

67 Internrente Internrenten (Ir) er afkastningsrenten som investeringen forventes at give. Ir nom er den nominelle interne rente. Denne rente er den interne rente, hvortil der er lagt den årlige prisstigning, som er et udtryk for inflationen. Overstiger den nominelle interne rente afkastningskravet, er investeringen lønsom. ( ) ( ( ) ) Da den gør dette, er investeringen lønsom for virksomheden. Tilbagebetalingstid Dette er et udtryk for, hvor lang tid der går, før investeringen har tjent sig ind. Årsomkostninger Årsomkostninger for investeringen ( ) ( ) Real lånerente r = 22,3 % jf. tidligere udregning. Service og vedligehold Side 66 af 85

68 Driftsomkostninger Årsomkostningen er et udtryk for de samlede udgifter til anlægget pr. år. Specifik varmepris Når de samlede årsomkostninger samt det årlige varme forbrug kendes, kan der regnes en specifik varmepris i kr./kwh. Den specifikke varmepris er den pris, virksomheden kommer til at betale pr. kwh. Side 67 af 85

69 Kroner Forrentning Herunder i figur 14 ses, hvorledes forrentningen vil forløbe igennem investeringens levetid. Denne graf tager udgangspunkt i de nuværende energipriser. Tallene, der ligger til grund for grafen, ses i tabel 11. Investering Tilskud Investering fratrukket tilskud Indtægt pr. år Tilbagebetalingstid Damp pris pr. MWh El pris pr. MWh kr kr kr kr. 4,1 år 181 kr. 628 kr. Tabel 11 Investering med nuværende energipriser Investering fratrukket tilskud Indtægt pr. år Indtægt akkumuleret År Figur 14 Forfatters eget arkiv Delkonklusion Ud fra ovenstående økonomiske analyse er det lønsomt for virksomheden at investere i et varmepumpeanlæg. Som det ses i analysen, er virksomhedens afkastningskrav på 25 %. Varmeanlægget har et afkast på 26,9 %, dermed overstiger dette afkastningskravet, og det er lønsomt for virksomheden at investere i et varmepumpeanlæg. Med nuværende energipriser i 2014 vil tilbagebetalingstiden være 4,1 år. Side 68 af 85

70 8.6 Økonomianalyse med fremtidige energipriser fra d Herunder følger samme analyse som overstående dog med de fremtidige priser, hvor dampen stiger fra 181 kr./mwh til 253,4 kr./mwh. Anlæggets COP faktor og den årligt sparede energimængde ændrer sig ikke. I tabel 12 ses resultaterne af den økonomiske analyse i overnævnte situation. Beregningerne forefindes i bilag 12. Årsvarmefaktor (COP) for hele varmesystemet 4,26 Årlig energibesparelse med varmepumpe Årlig besparelse med varmepumpe Årlige faste indtægter Nutidsværdi Nutidsværdikvotient MWh/år kr kr kr. 2,88 kr./kr. Internrente nominel 95 % Tilbagebetalingstid Årsomkostninger Specifik varmepris Tabel 12 1,1 år kr. 0,16 kr./kwh Side 69 af 85

71 Kroner Forrentning Herunder på figur 15 ses, hvorledes forrentningen vil forløbe igennem investeringens levetid. Denne graf tager udgangspunkt i de fremtidige energipriser. Tallene i tabel 13 ligger til grund for grafen. Investering Tilskud Investering fratrukket tilskud Indtægt pr. år Tilbagebetalingstid Damp pris pr. MWh El pris pr. MWh kr kr kr kr. 1,1 år 253,4 kr. 628 kr. Tabel 13 Investering med energipriser fra 2018 Investering fratrukket tilskud Indtægt pr. år Indtægt akkumuleret År Figur 15 Forfatters eget arkiv Side 70 af 85

72 Delkonklusion Ud fra denne analyse ses det, at investeringen vil være lønsom, når dampprisen stiger. Virksomhedens afkastningskrav er på 25 %, og investeringens afkast er på 95 %. Dette medfører, at tilbagebetalingstiden er på lige over et år. Dermed kan det konkluderes, at prisstigningen på damp har indflydelse på investeringens lønsomhed. Forrentning, hvis investeringen foretages i 2014 Herunder i figur 16 ses, hvorledes den samlede forrentning vil forløbe igennem investeringens levetid, hvis investeringen foretages i Denne graf tager udgangspunkt i både de nuværende og de fremtidige energipriser. Tilbagebetalingstiden vil være ca. 4 år. Tallene, der ligger til grund for grafen, vises i tabel 14. Investering Tilskud Investering fratrukket tilskud Indtægt pr. år fra 2014 Indtægt pr. år fra 2018 Tilbagebetalingstid Damp pris pr. MWh fra 2014 Damp pris pr. MWh fra 2018 El pris pr. MWh (ændres ikke) kr kr kr kr kr. Ca. 4 år 181 kr. 253,4 kr. 628 kr. Tabel 14 Side 71 af 85

73 Kroner Investering med energipris udvikling Investering fratrukket tilskud Indtægt pr. år Indtægt akkumuleret År Figur 16 Forfatters eget arkiv 8.7 Økonomisk analyse med fremtidige energipriser, ved 50 % ydelse Herunder følger en økonomisk analyse på investeringen i tilfælde af, at ydelsen på anlægget ændrer sig fra 100 % til 50 %. Dermed skal anlægget levere 1383,4 kw i denne driftssituation. Da det anlæg, som er foreslået i forbindelse med tilbud fra Johnson Controls, består af to varmepumpeanlæg, vil eleffekten være 50 % af det samlede, da det kun er det ene anlæg, som vil være i drift. Ligeledes vil omkostningerne til drift og vedligehold falde, da der antageligt kun vil være et anlæg i drift. Derfor er udgiften til el og vedligeholdelse antaget til at være halveret i denne driftssituation. I tabel 15 ses størrelsen af tilskuddet, der er muligt at opnå ved 50 % ydelse. Beløb i kr./kwh Besparelse i kwh Sum i kr. Tilskud 0, Adm 0, Verifikation mm Til kunden 0, Tabel 15 Side 72 af 85