Bachelorprojekt ved Gråsten Varme A/S. - Energioptimering af solvarmeanlæg

Transkript

1 Bachelorprojekt ved Gråsten Varme A/S - Energioptimering af solvarmeanlæg Fredericia Maskinmesterskole

2 Titelblad Titel: Optimering af solvarmeanlæg Navn: Karsten Wieck Studie nr.: G Klasse: 6B Dato: Vejledere: Stig Libori, Rikke Andreasen Praktiksted: Gråsten Varme A/S Kontaktperson: Dan C. Appel driftslederassistent Grasten Varme A/S Projekttype: Bachelorprojekt Tegn: med mellemrum Normalsider: 31,8 Karsten Wieck, Maskinmesterstuderende; Fredericia Maskinmesterskole 1

3 Forord Uddannelsen som maskinmester på Fredericia Maskinmesterskole, afsluttes med et bachelorprojekt samt et bachelor-praktikforløb af mindst 10 uger varighed. Bachelorpraktikken er gennemført ved Gråsten Fjernvarme A/S, Sønderborg Landevej 3, 6300 Gråsten. Praktikken har omfattet arbejdsopgaver som driftsassistent og driftslederassistent, i samarbejde med de ansatte ved Gråsten Fjernvarme A/S. Efter afsluttet praktikperiode, skal der udarbejdes en rapport, som danner grundlag for den mundtlige eksamination i midten af juni Selve Praktikperiodens observationer danner empirisk grundlag for rapporten. Emnet for denne rapport tager udgangspunkt i et forslag fra Gråsten Fjernvarme om, at ændre solfangeranlæggets layout i henhold til solfangeranlæggets vinkling. Ved en ændring af solfangeranlæggets vinkling ønskes, at overproduktionen af solvarme om sommeren reduceres og anlægget bliver mere produktivt om vinteren. Desvidere er det forfatterens ønske, at undersøge, hvorvidt det er muligt at udskifte den nuværende vand/glykol blanding i solvarmeanlæggets rørnet. Ønskes baserer på, at finde ud af om væskens blandingsforhold har indflydelse på varmeledningstabet af vand/glykol blandingen i solvarmeanlæggets rørnet. Rapporten henvender sig primært til læsere med teknisk baggrundsviden og faglig interesse, inden for solvarmeanlæg og fjernvarmeproduktion samt energioptimering. Ydermere er rapporten skrevet til læsere med et fagligt niveau der svarer til 6. semester på maskinmesteruddannelsen. Under udarbejdelsen har der været involveret flere parter. De involverede personer har været behjælpelige med, at fremskaffe data og give deres viden videre. Disse data og den tilegnede viden har gjort det muligt at udarbejde rapporten. I den forbindelse skal der siges tak til følgende: Dan C. Appel, driftslederassistent Gråsten Varme A/S De ansatte hos Fjernvarme A/S. Stig Libori, lektor på Fredericia Maskinmesterskole Rikke Andreassen, Lektor på Fredericia Maskinmesterskole 2

4 Abstract This report is part of the final semester at Fredericia Maskinmesterskole that educates in marine and technical engineering. This project written in connection with an internship at Gråsten Fjernvarme A/S. The project bases on a desire from Gråsten Fjernvarme A/S to investigate the possibility to change the angle from the sun collector park to get a better production of solar heat. The change of the sun collector angle can lead to a better production of solar heating. If the angle from the sun collector park will be changed to 45 or 60 in relation to insolation, there could be produced more solar heating. The change of the angle could help to have an equal solar heating production spread over a production year and to be more productive in winter. After the answer of angle matters, the next step in the project is to find out how much more solar heat the sun collector park can produce. To find out how much more solar heat the sun collector park can produce, there will be used a calculation program called Scenocalc. That program calculates how much more or less energy the sun collector park can produce with the changed angle of the sun collectors. After the calculation is finished, the program gives an answer about how much more solar heat the sun collector park can produce. After the calculation, the overproduction of solar heat will be analysed and compared with the results from the calculation. After that analysis, there can be a possible more production of solar heat causing the angle change of the sun collector park. A second desire, which bases on a wish by the author of this project, is to investigate what influence the water/glycol concentration has in relation to the solar heating production. In theory, a high glycol concentration in the water of the solar fluid courses a loss of heat change. In this project there will be analysed, what possibility there is to change to solar fluid in the summer and winter period. In the summer period the solar fluid do not have to be frost protected (antifreeze). Because of this, the concentration of glycol can be reduced in the summer period. The reduction of the glycol concentration in the summer period will course a better heat transfer rate. The higher heat transfer rate will lead to better production of solar heating. 3

5 Indholdsfortegnelse Titelblad... 1 Forord... 2 Abstract... 3 Projektskabelon... 6 Problemstilling... 6 Problemformulering... 6 Hypotese... 6 Metodeafsnit (empiri)... 7 Projektets delopgaver... 7 Udarbejdelsen af rapporten... 9 Afgrænsning Solindstrålingen og dens energi Årlig solindstråling Gråsten Varme A/S Værkets historie Værkets overordnede produktion Solvarme produktion Viden om solfangeranlæg Solfangeren Solfangeranlæg ved Gråsten Varme A/S Solvarmeproduktionen Den nuværende opstilling af solfangerparken ved Gråsten Varme A/S Beskrivelse af solfangertyperne Positionering i solfangerfeltet Ændring af layout på solfangeranlægget Solfangerne Ændring af solfangernes vinkling Hældning 38 C Hældning Hældning Produktion ved ændring fra 38 til 45 hældning Produktion ved ændring fra 38 til 60 hældning Overproduktion og natkøling Hyppighed af overproduktion og natkøling Produktionsændring kontra overproduktion ved 45 hældning Produktionsændring kontra overproduktion ved 60 hældning Ændringen af solfangeranlæggets spidseffekt ved 45 og

6 Vand/glykol-blandingen i solvarmeanlæg Vand/glykol-blandingen ved Gråsten Varme A/S Frostsikring Buffertanken Merproduktion af varme ved skift af blandingsforhold Beregning af anlæggets merproduktion Diskussion Perspektivering Konklusion Figurliste Figur referencer Litteraturliste

7 Projektskabelon Emne Energioptimering af solfangeranlæg Skribenter Karsten Wieck: G Vejledere Fagvejleder: Stig Libori- Lektor FMS Metodevejleder: Rikke Andreassen- Lektor FMS Gråsten Varme A/S, producerer på nuværende tidspunkt 28 % af den årlige varmeproduktion fra sit m 2 solfangeranlæg. Den resterende del produceres ved supplement af en halmkedel og en træpillekedel. Problemstilling Solvarmeanlægget ved Gråsten varme A/S er vinklet 38 grader i forhold til vandret plan. Dette er i forhold til Danmarks geografiske placering den bedst mulige vinkel til solvarmeproduktion, hvor anlægget kan udfolde sin maksimale ydelse. Dette medfører en overproduktion af solvarme om sommeren og mindre effektivitet om vinteren. Problemet ved vand/glykol-blandingen er, at den høje koncentration af glykol nedsætter varmefylden og varmeledningsevnen af solvarmevæsken. Den høje koncentration skyldes frostsikring og korrosionsbeskyttelse af solfangeranlægget om vinteren. Problemformulering Hvor stor en merproduktion af solvarme kan solfangeranlægget producere ved at ændre solfangeranlæggets layout i henhold til vinklingen af solpanelerne og ved et skift af vand/glykol-blandingen til et andet blandingsforhold. Hypotese Ved at ændre solfangeranlæggets layoutet i henhold til hældningen, vil overproduktionen af solvarme om sommeren reduceres og dermed vil der opnås en større produktivitet af solvarmeanlægget i vinterperioden. Ved at ændre den nuværende vand/glykol-koncentration på 60/40 i vand/glykol-blandingen til en 80/20 blanding fra april til og med oktober forventes der en merproduktion af solvarme på op til 10 %. 6

8 Metodeafsnit (empiri) Projektets delopgaver Redesign af solfangeranlæg: Tilegne mig viden om solvarmeanlægget og solvarmeproduktionen ved Gråsten Varme A/S Interview med driftslederassistenten på Gråsten Fjernvarme A/S Dan C. Appel Indsamle data omkring solvarmeproduktionen og overproduktionen af solvarme i 2014 Beregne solvarmeproduktionen ved de forskellige indstrålingsvinkler vha. Scenocalc Sammenligne en eventuel merproduktion med solfangeranlæggets overproduktion Ændring af blandingsforhold af vand/glykol-blandingen Indhente informationer om den cirkulerede vand/glykolvæskemængde i anlægget. Tage målinger på vand/glykol-blandingens frysepunkt/koncentration. (Refraktometer) Indhente informationer glykolens varmeledningsegenskaber via datakataloger. Udarbejdelse af et skema, der indeholder glykols kemiske egenskaber (frysepunkt, koncentration, varmefylde, og varmeledningsevne). Skemaet bruges som beregningsgrundlag til at finde en mulig merproduktion af solvarme Indhente priser for glykol og vand. Beregninger på en mulig økonomisk besparelse. Redesign af solfangeranlæg: Der gives en kort introduktion om, hvad solvarme er. Der vil redegøres for den nuværende produktion af fjern og solvarme, solfangeranlæggets opbygning samt solfangertyperne og deres opstilling. Der vil på baggrund af det sidste produktionsår 2014 undersøges muligheden for ændring af solfangeranlæggets design. (Vinkling af paneler) Der vil beregnes på solvarme udbyttet ved 45 og 60 hældning af solpanelerne En Analyse af, hvor meget merproduktion der kan opnås ved at ændre solpanelernes hældning til 45 og 60 grader i forhold til vandret. Der vil indhentes information om solfangeranlæggets overproduktion i nuværende driftssituation Beregning af solfangeranlæggets spidseffekt ved de ændrede hældninger 7

9 Ændring af blandingsforhold af vand/glykol-blandingen Udarbejde en beskrivelse af glykolens formål i solfangeranlægget Udarbejde en beskrivelse af vand/glykol-koncentration i det nuværende anlæg. En beskrivelse af solfangeranlæggets frostsikring En beskrivelse af buffertankens formål i solvarmeanlægget Der vil beregnes på en eventuel merproduktion af solvarme, ved et skift af vand/glykol-koncentration i solfangeranlæggets rørnet. Der vil beregnes på en eventuel økonomisk besparelse ved skift af koncentrationen af vand/glykol- blandingen. 8

10 Udarbejdelsen af rapporten Der vil i rapporten gøres brug af den viden, der er tilegnet igennem studiet på Fredericia Maskinmester skole. Desvidere tilegnes den nødvendige viden til udarbejdelsen af rapporten gennem et 10 ugers praktikforløb ved Gråsten Fjernvarme A/S. Praktikken har muliggjort observationer og undersøgelser samt deltagelse af værkets daglige drift og produktion af fjernvarme. Såsom varmeproduktion fra solfanger, pillekedel+ absorptionsvarmepumpe, halmkedel. Desvidere gennemgang og forklaring af værkets SRO-system samt forståelse af de forskellige processer med hjælp fra personalet ved Gråsten Fjernvarme A/S. Derudover vil der igennem projektet blive tilegnet viden omkring; solfangeranlæg og deres opbygning samt viden om fjervarmeproduktion generelt. Denne viden vil danne grundlag for besvarelsen af de problemer, som er formuleret i problemformuleringen. For at forstå solfangernes virkemåde og hvordan vinklingen vil påvirke ændringen af solvarmeproduktion, er der gjort research på nettet. Desvidere er der fremskaffet informationer om Solfangeranlæggets opbygning og virkemåde igennem personalet ved Gråsten Varme A/S. Der henvises til en af ARCONSUNMARK udarbejdet manual til idriftsættelse, ibrugtagning og vedligehold af solfangeranlægget. I denne Manual er de vigtigste ting om solfangeranlægget ved Gråsten Varme A/S nøjagtigt beskrevet. Til beregning af solvarmeudbyttet ved en ændring af solfangeranlæggets vinkling samt en eventuel merproduktion af solfangeranlægget henviser Dan C. Appel til et program der hedder ScenoCalc, som er udarbejdet af det svenske SP 1. Til beregning, af spidseffekten for solfangeranlægget efter en ændring af solfangeranlæggets layout, bruges solfangerligningen 2. Ligningen er udarbejdet i forbindelse med udviklingen af solfangere. Ligningen er konstrueret til beregning af den del of solens energi, som vil overgå til varmeproduktion ved indstråling af solen. Ligningen viser, hvad den eventuelle nyttevirkningen af en eventuel ændring af solfangerlayoutet vil være. η = η0 α1 (Tm Tα) G α2 (Tm Ta)2 G 1 Statens Provningsanstalt 2 Datablad fa ARCONSUNMARK solfangermodel HT & (bilag 2+3) 9

11 Hvor: η: Solfangerrens nyttevirkning Ta: er omgivelsestemperaturen malt i C Tm: er middelvæsketemperaturen målt i C, forskellen på fremløbstemperaturen og afgangs temperaturen fra solfangerpanelet G: Er sols indstråling målt i W/m 2. (Maks. værdien i Danmark ligger på (1000 W/m 2 ) a1 & a2: Er konstanter, som udtrykker solfangernes evne til varmeledning fra absorberen til væsken i kobberrørene og varmetabet i omgivelserne. η0: Er en konstant, der bestemmes for hver type solfangerpanel. Da solfangerligningen ikke tager hensyn til infaldsvinkelkorrektionen skal der påregnes en faktor for indfaldsvinkelkorrektionen dette gøres ved formlen: K θ = 1 tan a ( θ 2 ) Hvor: Θ: Indfaldsvinkel [ ] a: eksponent for den det givne solpanel (4,51) Når nyttevirkningen η og indfaldsvinkelkorrektionen K Θ er fundet for den givne tilstand for solfangeranlægget, kan der beregnes, hvor meget varme der bliver udvundet fra solens indstråling til vandet. Der skal tilføjes, at den beregnede effekt er en peakværdi. Effekt = K θ η G Til beregning af merproduktionen af solvarme igennem en udskiftning af vand/glykolblandingen bruges tekniske skemaer / datakataloger over glykolens kemiske egenskaber. Ud fra informationerne fra skemaerne udarbejdes et nyt skema hvor de kemiske forhold for glykolen indsættes. Dette skema danner beregningsgrundlag til udregningerne for merproduktionen af fjernvarme og en mulig økonomisk besparelse ved Gråsten Varme A/S. 10

12 Til gennemførelsen af beregninger i rapporten gøres brug af de metoder som er tilegnet gennem maskinmesterstudiet på Fredericia Maskinmesterskole. Empirien i rapporten til de oplysninger der bruges, er beskrevet herunder. De oplysninger og data der anvendes til beregningerne omkring ændring af solfangerparkens layout (ændring af solpanelernes hældning) og ændringen af vand/glykol blandingsforholdet med de tilhørende data anses for at være korrekte, da disse er indhentet fra værkets egen database vedrørende produktionen af solvarme. Information og oplysninger fra personalet ved Grasten Varme A/S, anses for at være korrekte, da disse personer har den professionelle ekspertise i den daglige drift af værket. 11

13 Afgrænsning Rapporten vil kun tage udgangspunkt i den nuværende driftsituation. Med hensyn til de fysiske dimensioner, hvad enden det er rørføringen eller diverse pumper og ventiler vil dette ikke blive beskrevet. Der vil ikke være noget om CO2 besparelser eller anden form for miljø faktorer. Med hensyn til solfangerne, vil der kun tages udgangspunkt i de modeller som aktuelt er monteret ved Gråsten Fjernvarme A/S. Der vil ikke blive beskrevet, hvad mulighederne er for en eventuel udvidelse af solvarmeanlægget ved Gråsten Varme A/S kunne være. 12

14 Solindstrålingen og dens energi I Danmark kan der regnes med en gennemsnitlig årlig solindstråling på ca soltimer. Dermed kan der konstateres at der er potentiale i brugen af solenergi i Danmark. Ved at se på nedstående skema over den årlige solindstråling, kan man se at energien der findes i solens stråler, i gennemsnit har cirka kwh/m 2 pr. år med en solindstråling på 0 i forhold til solfangerne. Ved at ændre hældningen til eksempelvis 40 mod syd, får vi i Danmark i gennemsnit kwh/m 2 pr. år. I Sydspanien og Sahara er det en helt anden sag. For eksempel har Sahara over dobbelt så meget solenergi som i Danmark. Årlig solindstråling 4 Hældning 0 Hældning: (eksempel) kwh/m 2 /år Faktor ift. DK Hældning kwh/m 2 /år Danmark Sydspanien , Sahara , Figur 1: Skema over solvarmeproduktion (Danmark, Sydspanien, Sahara) På trods af at der ikke så meget solindstråling i Danmark sammenlignet med Sahara eller Sydspanien, er der stadig meget energi at gøre brug af. En grund til, at der i Danmark Figur 2: Solindstrålingskort Danmark ikke er så meget solenergi som for eksempel i Sahara skal begrundes i Danmarks geografiske placering på Jordkloden. Solindstrålingen er meget ujævnt fordelt over hele landet, som der også vil kunne ses på solindstrålingskortet figur 2 5. Enheden er i kwh/m 2 pr. år : : :52 13

15 Gråsten Varme A/S I dette afsnit vil der beskrives, hvordan Gråsten Varme A/S producerer deres varme til forbrugerne i Gråsten og hvordan anlægget ved Gråsten Varme A/S er opbygget. Ydermere vil der beskrives om Gråsten Varme A/S grundlægningshistorie. Værkets historie Gråsten Fjernvarme blev grundlagt i år , dengang var det kendt under navnet Gråsten vand-og varmeforsyning. Gråsten vand- og varmeforsyning stod både for forsyningen af vand og fjernvarme ud til byen. Fjernvarme blev dengang produceret via oliekedler, hvilket var måden, som blev brugt indtil d. 17 februar , hvor værket officielt skiftede over til naturgas. I forøgede Gråsten Fjernvarme deres produktion af fjernvarme med en kraftvarme del bestående af to Rolls Royce gasmotorer, som udover at producere varme også producerer el til markedet. Den 31. december 2006, overdrog Gråsten kommune virksomheden Gråsten kommunale varmeforsyning til Gråsten Fjernvarme A.m.b.a. og vandforsyningens afdeling blev overdraget til Sønderborg vandforsyning. I dag består Gråsten Fjernvarme af to selskaber 9. Gråsten Fjernvarme A.M.B.A, som er selskabet, der er ejet af forbrugerne, og datterselskabet Gråsten Varme A/S. Gråsten Varme A/S står for den daglige drift og for alle aktiviteter, som forgår i dette selvskab. Alle aktier i Gråsten Varme A/S er ejet af Gråsten Fjernvarme A.M.B.A og begge selskaber har samme bestyrelse. I 2010 besluttede Gråsten Varme A/S, at satse på mere grøn og miljøvenlig energi ved, at fjernvarmen til deres forbrugere skulle være CO 2 neutral, og indledte derfor en undersøgelse om, hvilke muligheder der var. Valget blev, at bygge et nyt værk med adresse ved Sønderborg Landevej nr. 3 i Gråsten. Værket skal producere fjernvarme ud fra et solfangeranlæg på ca m 2, inklusiv absorptionsvarmepumpen og pillekedel samt en 12 MW Halmkedel. I 2011 påbegyndte byggeriet af det nye værk. I sommeren 2012 stod det nye solfangeranlæg klar til brug og idriftsættelse. Resten af anlægget, som inkluderer halm og pillekedel samt absorptionsvarmepumpen blev færdiggjort til årsskifte 2013/2014. Under selve byggeriet af solfangerparken blev der tilbudt fra leverandørens side om at udvide solvarmeanlægget fra m 2 til m 2 10, hvilket

16 blev modtaget af Gråsten Varme A/S så solfangeranlægget fik en maksimal ydelse (effekt) på 13 MW. Den nye grønne profil har medført at Gråsten Varme A/S nu kan levere miljøvenlig of CO 2 neutralt fjernvarme til deres kunder, og stadig til en fornuftigt og konstant stabil pris 11. Opførelsen af det nye værk medførte at Gråsten Varme A/S nu er blandet de 30 billigste fjernvarmeselskaber, ud fra landets 452, til trods for den store investering i det nye værk. Værkets overordnede produktion 12 Gråsten Varme A/S er i dag beliggende på Sønderborg Landevej nr. 3 i 6300 Gråsten. På adressen har de deres produktion af varme ud til byen. Værket er forholdsvis nyt og blev opført i Varmen bliver produceret via værkets ca m 2 solfangeranlæg, til anlægget er der tilkoblet en absorptionspumpe på 1,7 MW, som bliver drevet af en 950 kw pillekedel. Solfangeranlægget er dimensioneret til at kunne yde en maksimal varmeproduktion på 13 MW på en solrig sommerdag. Ligeledes er der en 12 MW halmkedel og en akkumuleringstank, som kan rumme 350 MWh varme. Tanken har en kapacitet på 5630m 3 til opbevaring af varmen. Gråsten Varme A/S produktion af fjernvarme er 100% CO 2 neutral. 13 På værkets skrå facader er der installeret et photovoltaik-anlæg der producerer el og bidrager til Gråsten Varme A/S strømforbrug. Photovoltaik-anlægget består i alt af 502 stk. paneler som tilsammen dækker et areal på 627 m 2, og har en maksimal produktion på ca. 75 kw. Den årlige produktion fra photovoltaik-anlægget udgør ca., KWh Produktionen fra solcellerne i 2014 var KWh. Før det nye værk på Sønderborg Landevej nr. 3 blev bygget og taget i brug, lå produktionen på adressen Bocks bjerg 5A i centrummet af Gråsten by. Stadig idag huser det gamle værk, bestående af to Rolls Royce gas motorer, som tilsammen har en varmeeffekt på 7,2 MW og en el produktion på 5,4 MW. Gas motorerne bliver indsat på det frie el marked og bliver sat i drift, hvis prisen er den rette. I år 2014 kørte gas motorerne ca. 47- timer til produktion af el. Desvidere råder det gamle værk over 3 gaskedler med kombinationsbrændere. Dette betyder, at kedlerne har mulighed for at køre på olie eller gas. Det er kun gassen der bliver brugt som fyringsmiddel i dag. Effekten på de tre kedler er tilsammen på 14,5 MW. Til værket hører der også en Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 13 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 15

17 akkumuleringstank på 90 MWh, hele det gamle værk på Bocks bjerg 5A fungerer i dag som backup for det nye på Sønderborg Landevej nr.3 Solvarme produktion Solfangeranlægget, der er installeret ved Gråsten Varme A/S består af 1519 stk. solfangere af modellerne HT-A 35/10 og HT-28/10 fra ARCONSUNMARK, som vil blive beskrevet i rapporten senere, ved hjælp af fabrikantens datablade, som er vedlagt som bilag (bilag 2+3). Tilsammen udgør de 1519 solfangere et areal på m 2, solfangeranlægget kan på en ideel sommerdag producere op til 13 MW under optimale forhold. I anlægget løber der glykol rundt, der optager varmen fra solen. 14 Glykol er en divalent alkohol. Dette betyder at de to bundne kulstofatomer i molekylet har to hydroxid-grupper (OH - ) bundet. Disse hydroxidgrupper betyder, at glykol let kan blandes op med vand. Glykols indre molekylære bindinger gør desuden at dets frysepunkt i høj grad sænkes, på trods af en relativt høj varmefylde. Glykolen pumpes ud igennem solfangeranlæggets rørnet ved hjælp af en fødepumpe. Volumenstrømmen af glykol igennem anlægget reguleres med en VLT (frekvensomformer fra Danfoss). Frekvensomformeren styres af fremløbstemperaturen fra solfangeranlægget samt to fotoceller (pyranometer), som er monteret på toppen af akkumuleringstanken (Fig.:3). Pyranometerne skal installeres med samme hældning som solpanelerne. Figur 3: Et monteret Pyranometer De monterede Pyranometer måler solinstrålingen på anlægget i W/m 2. Ud fra dette er det muligt, at bestemme, hvor meget glykol der skal strømme igennem solfangeranlæggets rørnet. Glykolen bliver varmet op til 98 C sommeren og 60 C om 14 E99B1920FA65%7D :02 16

18 vinteren, ud over dette regulerer værkets personale fremløbstemperaturen fra solparken efter vejrforholdene 15. Efter opvarmningen ved gennemløb af solfangerparken, løber glykolen igennem værkets varmeveksler og afleverer varmen til fjernvarmevandet. Varmeveksleren er konstrueret som en modstrømsvarmeveksler (fig.:4). Figur 4: Modstrømsvarmeveksler Fjernvarmevandet, der cirkuleres i varmeveksleren fra akkumuleringstanken, har en temperatur på mellem 60 C og 98 C. Temperaturen er afhængig af årstiden. Det opvarmede fjernvarmevand kan nu sendes til opbevaring i akkumuleringstanken indtil der er behov for varmen, eller det distribueres direkte ud til forbrugerne. Glykolen, der har afleveret sin varme igennem varmeveksleren pumpes retur ud i solfangerparken for igen, at gennemløbe samme proces. Jo koldere vand der kan sendes retur til solfangerparken jo mere energi fra solen kan dette vand optage. Der siges, at for hver grad vandet er koldere når det pumpes ud i solfangerparken, bliver solfangerne 1% mere effektivt. 16 Akkumuleringstanken har fire dyser, hvor fjernvarmevandet kan ledes ind og ud af. Valget af de enkelte dyser, afhænger af, hvilken temperatur fjernvarmevandet har efter varmeveksleren. Dermed kan temperaturniveauerne, som er inddelt i lag med forskellige temperaturer, holdes stabile. Af fysiske årsager ligger det varmeste vand i toppen og det koldeste vand lægger sig i bunden af akkumuleringstanken. Det er grundet massefyldeforskellen ved forskellige temperaturer. Vandets temperatur i toppen vil ligge på ca. 96 C mens vandet i bunden vil ligge på ca C. Pga. temperaturforskellen vil distributionen ud til forbrugerne ske fra den øverste del af tanken, hvor temperaturen 15 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 16 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 17

19 ligger omkring de 75 C. Ud over dette kan kunderne ved passende temperatur direkte distribueres fra solgangeranlægget. Om sommeren kan tanken rumme varme nok til 8-10 døgn, hvorimod tanken om vinteren kun kan rumme varme til ca. 1,5 døgn. Ved distribution ud til forbrugerne skal fjernvarmevandet have en fremløbstemperatur på 75 C. Da temperaturen fra solfangerne og akkumuleringstanken ofte er over de ønskede 75 C, by-passes noget af returvandet fra byen som ca. er 40 C, for at opnå en fremløbstemperatur på 75 C. Når fjernvarmevandet sendes ud til forbrugerne er det 75 C varmt, det vil sige, at alt vand der har en temperatur på under 75 C i akkumuleringstanken, ikke kan bruges af forbrugerne. Derfor er der opstillet en absorptionsvarmepumpe på 1,7 MW, der drives af den tilkoblede pillekedel, som har en effekt på 950 kw. 17 Absorptionspumpen består af en generator, fordamper og den kondenser (fig.:5) 18 som hver for sig udgør et trin i Figur 5: Absorptionsvarmepumpe principskitse processen. Absorptionsvarmepumpen indeholder to medier, vand der bruges som kølemiddel og litiumbromid der benyttes som absorbator. I generatoren pumpes en blanding af litiumbromid og vand, hvor varmen fra pillekedlen benyttes som drivmiddel til at fordampe vandet. Vandet, som nu befinder sig på dampform, ledes over :05 18 Fundamental Principle absorption heat pump: :29 18

20 kondensatoren, hvor den kondenserer og overfører varmen til fjernvarmevandet. Vandet som kondenseres i kondensatoren og litiumbromidet som er opvarmet i generatoren Figur 6: Akkumuleringstank SRO- anlæg ledes nu ind i fordamperen, hvor der hersker et undertryk. Vandet ledes ned over en koldtvandsstreng fra akkumuleringstanken og litiumbromidet ledes ned over en fjernvarmestreng med returvandet fra forbrugerne. Da vandet ved undertryk vil koge ved laver temperaturer, benyttes her det kolde vand i akkumuleringstanken som drivmiddel til at bringe vandet på dampform igen. Dampen absorberes nu af litiumbromidet der afgiver varmen til fjernvarmestrengen og igen ledes i generatoren. Fjernvarmevandet fra kondensatoren kan nu ledes i akkumuleringstanken (fig.:6) til opbevaring eller distribueres direkte ud til forbrugerne. Vandet fra fordamperen der er blevet koldere sendes enten til akkumuleringstanken eller til varmeveksleren for at optage varmen fra solfangerne. 19

21 Viden om solfangeranlæg Grundlæggende virker et solvarmeanlæg ved at omdanne solens strålingsenergi til varmtvand. På større solvarmeanlæg anvendes fjernvarmevand til at afkøle vandet fra Figur: 7 Skitse af solfangeren monteret på Gråsten Varme A/S. solfangerne, dette foregår typisk gennem en varmeveksler. Man ønsker ikke fjernvarmevand i solfangerne af to grunde, både fordi det skal være frostsikret og det skal være behandlet på den rigtige måde. På (fig.:7) 19 kan der ses en skitse af et solfangerpanel, som det er stillet op ved Gråsten Varme A/S. På figuren kan der ses, at solfangeren er monteret på betonbjælker med en fast indstillet vinkel til solen. 20 Ifølge ArconSunmark kan solfangerpaneler installeres med hældningsvinkler fra grader fra vandret plan. Ydermere kan solfangeren monteres med en sideværts hældning på op til 10. Hvis ikke andet er opgivet er opstillingsvinklen 38 fra vandret plan. Solfangeren Grundlæggende består solfangeren af en absorber (en sort/blank plade), som skal optage solens stråler. Pladen skal have en høj absorptionsværdi dvs. den optager meget af solens energi. Absorberen er den vigtigste komponent i et solvarmeanlæg, da det er Figur: 8 Skitse af solfangerens opbygning 19 ARCON solfanger - type HT-A 28/10 datablad side 1 20 Gråsten Varme A/S database: Dokumentation vedr. solvarmeanlæg udarbejdet af ARCONSOLAR 20

22 i denne alt solens energi bliver optaget. Absorberen bliver opvarmet af solens strålingsenergi og skal derfor køles. Dette gøres med kølevæske, som optager varmen gennem varmeoverførsel og leder den over til en væske. Denne væske leder energien væk ved hjælp af vandet. På (fig.:8) 21 forrige side ses opbygningen af en solfanger. Solfangeren er pakket ind i en aluminiumskasse primært for at beskytte absorberen, men også for at holde luften over absorberen så varm som muligt. Bagerst er isoleringen som skal holde varmen inde og mindske varmestrålingen til omgivelserne. Oven på isoleringen ligger absorberen. Absorberen opfanger solens energi og leder over til kølevandet. Kølevandet bliver løbende cirkuleret efterhånden som solens stråler varmer det op. 22 Solfangeranlæg ved Gråsten Varme A/S I dette afsnit vil der foretages en analyse af den nuværende opstilling af solfangeranlægget med henblik på solfangeranlæggets produktion og hvilke komponenter der er brugt for driften af solfangeranlægget. Solvarmeproduktionen 2014 Ud fra gældende data. 23 Der er optaget fra produktionsåret 2014 ( ) (bilag 4) af Gråsten Varme A/S, kan der konstateres at den samlede solvarmeproduktion i perioden har været 8.932,41 MWh og den samlede solindstråling i perioden har været Varmeproduktion Gråsten Varme A/S Varmeproduktion (MWh) Varmeproduktion (Wh/m2) Solindstråling (Wh/m2) Figur 9: Solvarmeproduktionen ARCON Solar solfanger - type HT-A 28/10 datablad side 2 22 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview

23 Wh/m2 solfanger. Disse data vil senere i rapporten være med til at vurdere hvorvidt hældningen/layoutet af solfangerparken ved Gråsten Varme A/S kan ændres. På (fig.: 9) kan der ses hvordan varmeproduktionen har været fordelt over året Der kan tydelig ses, at udbyttet er tydelig højere om sommeren end den er om vinteren. 22

24 Den nuværende opstilling af solfangerparken ved Gråsten Varme A/S Solfangerne er placeret med op til 22 stk. forbundet i serie af hinanden. Rækker hvor der er placeret mere end 15 paneler i serie bruges HT-A 35/10. I Rækker, hvor der er placeret mindre en 15 paneler bruges HT-A 28/10 modellen. Grunden til den valgte opstilling af panelerne er at holde et konstant flow og tryk i rækkerne, hvor panelerne er stillet op. En Tegning over opstillingen kan ses på (bilag 5). Solfangerne i solfangeranlægget er forbundet til hinanden ved hjælp af fleksible slanger (fig.:10). Slangen er isoleret så der ikke opstår et unødvendigt varmetab mellem solpanelerne og derved sikres en høj virkningsgrad. Fig.: 10 Samling af solpaneler. For at optimere virkningsgraden yderligere skal der sikres en jævn udgangstemperatur over hver solfangerrække. Dette kan gøres ved anvendelse af 24 Tichelmann Systemet Fig.: 11 Tichelmann-Systemet (fig.: 11) eller ved at installere reguleringsventiler. Tichelmann- Systemet er brugbart for solfangeranlæg med i et mindre antal rækker og med regulært layout. Systemet sikrer, at hver række har den samme fordelingsrørlængde og dermed det samme trykfald. 24 Tichelmann Systemet er en speciel teknik, der bruges til at lægge rør. Den kan også bruges ved radiator installation. 23

25 Reguleringsventilsystemet er især brugbart i store systemer, hvor layoutet er vanskeligt. En reguleringsventil er monteret ved enden eller ved starten af hver række i anlægget. Ventilerne indstilles for at sikre at trykfaldet over hver række er ensartet. Generelt kan denne løsning anbefales pga. dets fleksibilitet. Ved Gråsten Varme A/S er reguleringsventil- systemet (figur:12) valgt. Da dette er et større anlæg og layoutet er noget vanskeligt. 25 fig.:12 Reguleringsventil Setup ARCONSUNMARK har leveret de 1519 stk. solfangere der er i nuværende anlæg, som tidligere beskrevet består af modellerne HT-A 28/10 & HT-A35/10 (bilag 2+3). Ud over de beskrevne modeller producerer ARCONSUNMARK en yderligere model, HT-Heat Boost 35/10. Beskrivelse af solfangertyperne Som nævnt før gør Gråsten Varme A/S sig brug af solfangerne fra ARCONSUNMARK, i form af modellerne HT-Heatstore. Modellerne findes i forskellige udformninger angående indvendige rørdiameter, som ses ved modellerne HTA 35/10 & HT-A 28/10. Den væsentlige forskel ved de to modeller er mængden af væskeindholdet det maksimale flow samt tilslutningen, hvor den ene model har en tilslutning på 2x35mm og den anden på 2x28 mm. Ifølge producentens datablad er effekten (ydelsen) på begge modeller den samme (bilag 2+3). Ifølge ARCONSUNMARK har typen HT-HEATstore verdens højeste ydeevne inden for modeller af plade-solfangere, modellen er velegnet til anlæg hvor der ønskes en så høj fremløbstemperatur af fjernvarmevandet som muligt. Dette princip kan med fordel bruges i industrien eller ved varmelagring, som tilfældet er 25 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 24

26 ved Gråsten Varme A/S i form af akkumuleringstanken. ARCONSUNMARC har en model mere i deres produktprogram. Modellen kaldes HT-HEATBoost. Denne model er udviklet til hurtigt og effektivt at forvarme vandet i solfangerne. Den er ideel hvor der er behov for lave temperaturer, f.eks. under 85 C, derved kan den forvarme vandet til HT-HEATstore modellerne, eller vandet kan bruges i processer, hvor der ikke er behov for så høje temperaturer. Forvarmningen vil kunne finde sted hvor der ikke vil være mulighed eller plads nok til at placere HT-HEATstore panelerne i rækker af 22 stk. i serie. Her vil HT-HeatBoost panelet forvarme vandet, som derefter vil kunne ledes hen til HT-HEATstore panelerne, som så vil kunne varme vandet op fra de 85 C til 98 C. Positionering i solfangerfeltet Solfangerne leveret fra ARCONSUNMARK kan installeres ved hældningsvinkel på målt fra vandret plan. Den typiske opstillingsvinkel for solpanelerne er på 38 fra vandret plan. ARCONSUNMARK HT solfangeren kan monteres med en sideværts hældning på op til 10 uden, at stabiliteten bliver forringet. Solfangerne kan være installeret med små afvigelser fra syd uden at det alvorligt berører præstationen af solfangere, men ideelt set bør solfangeren placeres direkte mod syd. Ved placering af solfangeren er det vigtigt at skygger fra træer, bygninger og lign. undgås for optimalt udnyttelse af solindstrålingen. Desuden skal der sikres at solfangerne ikke placeres så tæt på hinanden, at panelerne skygger for hinanden. 25

27 Ændring af layout på solfangeranlægget I det her afsnit vil der blive analyseret, hvordan Gråsten Varme A/S kan optimere deres vinterproduktion af solvarme samtidig med, at overproduktionen om sommeren bliver reduceret. Til beregningerne af solvarmeproduktion for det optimerede anlæg lægges årsproduktionen af solvarme for 2014 til grunde. Solfangerne Solfangernes hældning er vigtigt og afgørende for den mængde af solvarme der er ønsket. Den oftest brugte hældning på solfanger anlæg i Danmark er 38, denne hældning er den bedste for at sikre en god udnyttelse af solens indstråling hele året rundt til solvarmeproduktion. For at opnå en mere ligelig fordelt produktion hele året rundt, vil der i denne rapport undersøges hvorvidt det er mugligt, at ændre solfangeranlæggets hældning i forhold til solindstrålingen. Dette kan opnås ved, at ændre hældningen af solfangerenes vinkling fra de 38 til eventuelt 45 eller 60. Dette vil medføre en bedre indfaldsvinkel fra solen og derved en længere solvarmeproduktionssæson på solfangerne i henhold til solens højde på himlen. Ikke kun, at solvarmeproduktionssæsonen bliver længere, men en eventuel overproduktion af solvarme om sommeren vil kunne reduceres. Efter research på nettet og en samtale med Dan C. Appel 26, for assistance til udregningen af solfangernes effektivitet ved ændring af deres vinkel/hældning, må der konstateres, at dette er en større udregningsproces. Der henvises derfor fra Dan C. Appels side til et program, som er udarbejdet af det Svenske SP 27. Programmet hedder Scenocalc og baserer på et Excel-ark, som kan bruges til beregning af ydelserne ved de ønskede hældninger på solfangerne. 28 Resultaterne fra programmet skal vurderes meget kritisk, da der kun er anvendt data fra udvalgte byer i Europa. Ligeledes tager Scenocalc ikke højde for skygger på solpanelerne. I programmet kan der vælges mellem fire byer. Til udregningerne bruges data fra byerne Stockholm og Würzburg, da disse geografisk er placeret tættest på Gråsten. Ud fra de valgte byer Stockholm & Würzburg er der i programmet udarbejdet 26 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 27 Statens Provningsanstalt

28 beregninger for solfangerne i henholdsvis 45 og 60 hældnings med en fremløbstemperatur på 75 C. Ud fra disse resultater (bilag 7), er der taget et gennemsnit til at give en vurdering af, hvad resultatet muligvis vil være i gråsten (bilag 8). Derefter vil der på baggrund af beregninger analyseres på hvor stor en ændring der vil være i procent ved at gå fra 38 til 45 og fra 38 til 60 hældning (fig.:13) (bilag6). Disse procenttal vil senere være med til at give en vurdering af, hvad udbyttet af solvarme fra solfangerne vil være Produktion ved forskellige vinklinger 38 vinkling 45 vinkling 60 vinkling 2 Periode gleit. Mittelw. (38 vinkling) 2 Periode gleit. Mittelw. (45 vinkling) 2 Periode gleit. Mittelw. (60 vinkling) Figur 13: Diagram over solvarmeproduktionen ved ændrede hældninger Dataene fra produktionsåret 2014 vil være med til at give en vurdering af hvor meget solvarmeproduktionen vil forøges eller forringes. Der skal lægges mest fokus på vintermånederne da disse vil opleve en forøgelse af produktionen. Hvorimod der om sommeren vil produceres mindre solvarme. Dette vil muligvis medføre en reduktion af overproduktion af solvarme. 27

29 Ændring af solfangernes vinkling På de efterfølgende sidder kan der ses, hvilken indflydelse ændringen af solfangernes vinkling/hældning har for solvarmeproduktionen. Hældning 38 C Da solfangeranlægget er vinklet til 38 i forvejen vil til beregningerne gøres brug af årsproduktionen fra 2014, som kan ses på (fig.:14). Produktion ved Produktion i MWh Januar 29,89 MWh Februar 319,48 MWh Marts 863,78 MWh April 1.226,80 MWh Mai 1.231,83 MWh Juni 1.352,95 MWh Juli 1.435,89 MWh August 1.062,04 MWh September 964,16 MWh Oktober 334,93 MWh November 100,09 MWh December 10,57 MWh Total 8932,41 MWh Figur 14: Solvarmeproduktion

30 Hældning 45 Når vinklingen på solfangeranlægget ændres til 45, vil den enkelte solfanger være mere effektiv i vinterhalvdelen af året og mindre effektivt i sommerhalvdelen af året. Ændringen til 45 hældning vil i vinterhalvåret forøge produktionen på omkring 2,26%- 7,99%, (Fig.:15) hvad svarer til en merproduktion af solvarme om vinteren på op til 80,18 MWh i vinterhalvåret. (Fig.:17) Derimod om sommeren vil anlægget ikke være så effektivt og have et tab i produktionen på 2,1205%-5,2475%. Dette svarer til et tab på 250,32 MWh (Fig.:17). Disses tal svarer til et samlet tab i produktionen på ca. 1,9045% om året. Det store tab om sommeren skyldes bl.a. hældningen på solpanelerne men også, at solvarmeanlægget ikke kan omsætte mængden af den indstrålede energi til nyttenergi. (For beregninger bilag 10) Produktion ved Produktion i MWh %-ændring Ny produktion Januar 29,89 MWh 7,99595 % 32,28 MWh Februar 319,48 MWh 5,68145 % 337,63 MWh Marts 863,78 MWh 2,2633 % 883,33 MWh April 1.226,80 MWh -3,3775 % 1185,36 MWh Mai 1.231,83 MWh -3,8809 % 1184,02 MWh Juni 1.352,95 MWh -5,2475 % 1281,95 MWh Juli 1.435,89 MWh -4,70435 % 1368,34 MWh August 1.062,04 MWh -2,1205 % 1039,52 MWh September 964,16 MWh 1,70765 % 980,62 MWh Oktober 334,93 MWh 4,7698 % 350,91 MWh November 100,09 MWh 6,737 % 106,83 MWh December 10,57 MWh 8,62 % 11,48 MWh Total 8932,41 MWh -1,9045 % 8762,29 MWh Figur 15: Procentændring ved 45 vinkling/hældning 29

31 Hældning 60 Når vinklingen på solfangeranlægget ændres til 60, vil det medføre samme effekt som ved 45 hældning, den enkelte solfanger er mere effektiv i vinterhalvdelen af året og mindre effektivt i sommerhalvdelen af året. Ændringen til 60 hældning vil i vinterhalvåret forøge produktionen på omkring 1,47%-15,01% (Fig.:16) hvad vil svare til en merproduktion af solvarme om vinteren på op til 80,35MWh. (Fig.:18) Derimod om sommeren vil anlægget ikke være effektivt nok og have et tab i produktionen på 6,7%-18,5 Dette svarer til et tab på 870,28 MWh (Fig.:18). Disses tal svarer til et samlet tab i produktionen på ca. 9,7%. Det store tab om sommeren skyldes bl.a. hældningen på solpanelerne men også, at solvarmeanlægget ikke kan omsætte mængden af den indstrålede energi til nyttenergi. Ydermere kan der ses i tabellen at måneden september også viser et negativt resultat. Ved et vælge 45 grader hældning undgås dette. (For beregninger bilag 11) Produktion ved Produktion i MWh %-ændring Ny produktion Januar 29,89 MWh 15,01065 % 34,38 MWh Februar 319,48 MWh 9,37985 % 349,45 MWh Marts 863,78 MWh 1,47735 % 876,54 MWh April 1.226,80 MWh -6,6748 % 1144,91 MWh Mai 1.231,83 MWh -14,9869 % 1047,22 MWh Juni 1.352,95 MWh -18,45005 % 1103,33 MWh Juli 1.435,89 MWh -16,9148 % 1193,01 MWh August 1.062,04 MWh -10,11065 % 954,66 MWh September 964,16 MWh -0,40495 % 960,26 MWh Oktober 334,93 MWh 6,4518 % 356,54 MWh November 100,09 MWh 10,95465 % 111,05 MWh December 10,57 MWh 14,8061 % 12,14 MWh Total 8932,41 MWh -9,7 % 8143,48 MWh Figur 16: Procentændring ved 60 vinkling/hældning 30

32 Produktion ved ændring fra 38 til 45 hældning Som det er beskrevet på i forrige afsnit vil en ændring af vinklingen til 45 medføre en procentvis ændring af solvarmeproduktionen. I det her afsnit vil der på baggrund af den procentvise ændring analyseres, hvad indflydelse %-ændringen har for produktionstallene for en eventuel ændring af solfangeranlæggets vinkel i forhold til årsproduktionen På fig.: 17 er det udarbejdet et skema der viser hvilke følger en eventuel ændring af solfangeranlægget vinkling til 45 har for produktionen af solvarme. Ændring i tal står for ændringen af produktionen i forhold til årsproduktionen Nederst i skemaet er forøgelsen og forringelsen af solvarmeproduktionen regnet sammen og hold op mod hinanden. Fra januar til marts og fra september til december vil en ændring af solfangeranlæggets vinkling til 45 medføre en merproduktion på 80,12 MWh. Hvis der så analyseres fra april til august måned kan der ses, at en ændring af solfangeranlæggets vinkling til 45 vil medføre et tab på 250,32 MWh. Det svarer til et samlet tab i solvarmeproduktion ved en 45 vinkling af solvarmeanlægget på 170,14 MWh. For beregninger (bilag 12) Produktion ved ændring 38 til Produktion 2014 i MWh Ny produktion Ændring i tal Januar 29,89 32,28 MWh 2,39 MWh Februar 319,48 337,63 MWh 18,15 MWh Marts 863,78 883,33 MWh 19,55 MWh April 1.226, ,36 MWh -41,44 MWh Mai 1.231, ,02 MWh -47,81 MWh Juni 1.352, ,95 MWh -71,00 MWh Juli 1.435, ,34 MWh -67,55 MWh August 1.062, ,52 MWh -22,52 MWh September 964,16 980,62 MWh 16,46 MWh Oktober 334,93 350,91 MWh 15,98 MWh November 100,09 106,83 MWh 6,74 MWh December 10,57 11,48 MWh 0,91 MWh Total 8932, ,27 MWh MWh Forøgelse 80,18 MWh Forringelse -250,32 MWh Samlet tab -170,14 MWh Fig.: 17 Produktion ved ændring 38 til 45 31

33 Produktion ved ændring fra 38 til 60 hældning Som beskrevet før, vil en ændring af vinklingen til 45 medføre en procentvis ændring af solvarmeproduktionen. I det her afsnit vil der på baggrund af den procentvise ændring analyseres, hvad indflydelse %-ændringen har for produktionstallene for en eventuel ændring af solfangeranlæggets vinkel til 60 i forhold til årsproduktionen På (fig.: 17) er det udarbejdet et skema der viser hvilke følger en eventuel ændring af solfangeranlægget vinkling til 60 har for produktionen af solvarme. Ændring i tal står for ændringen af produktionen i forhold til årsproduktionen Nederst i skemaet er forøgelsen og forringelsen af solvarmeproduktionen regnet sammen og hold op mod hinanden. Fra januar til marts og fra oktober til december vil en ændring af solfangeranlæggets vinkling til 60 medføre en merproduktion på 81,35 MWh. Hvis der så analyseres fra april til oktober måned kan der ses, at en ændring af solfangeranlæggets vinkling til 60 vil medføre et tab på 870,28 MWh. Det svarer til et samlet tab i solvarmeproduktion ved en 60 vinkling af solvarmeanlægget på 788,93 MWh. For beregninger (bilag. 13) Produktion ved ændring 38 til Produktion i MWh Ny produktion Ændring i tal Januar 29,89 34,38 MWh 4,49 MWh Februar 319,48 349,45 MWh 29,97 MWh Marts 863,78 876,54 MWh 12,76 MWh April 1.226, ,91 MWh -81,89 MWh Mai 1.231, ,22 MWh -184,61 MWh Juni 1.352, ,33 MWh -249,62 MWh Juli 1.435, ,01 MWh -242,88 MWh August 1.062,04 954,66 MWh -107,38 MWh September 964,16 960,26 MWh -3,90 MWh Oktober 334,93 356,54 MWh 21,61 MWh November 100,09 111,05 MWh 10,96 MWh December 10,57 12,14 MWh 1,57 MWh Total 8932, ,48 MWh MWh Forøgelse 81,35 MWh Forringelse -870,28 MWh Samlet tab -788,93 MWh Fig.: 18 Produktion ved ændring 38 til 60 32

34 Overproduktion og natkøling Om sommeren når det rigtig er varmt og solen skinner fra en sky fri himmel i flere uger i træk, produceres der mere solvarmeenergi end bynettet og forbrugerne har behov for. Når denne situation opstår, vil mængden af den producere solvarme overstige akkumuleringstankens kapacitet. Derfor er man, som anlægget køre nu, nød til at natkøle. Det vil sige at man vender processen om. Man tager det varme fjernvarmevand fra akkumuleringstanken, køler det gennem varmeveksleren og tilbage i tanken. I varmeveksleren bliver glykolen nu opvarmet, glykolen afkøles ved at løbe gennem solfangerne. Den mængde der skal afkøles, skal svare til næste dags produktion gerne med en sikkerheds margen på + 5 %. Natkølingen kan betegnes som overproduktion. Hyppighed af overproduktion og natkøling 29 For at bestemme omfanget af problemet med overproduktion af solvarme er der blevet snakket med Dan C. Appel om problemet. Dan C. Appel har undersøgt dette problem før. Han fortæller, at der blandt andet var et svar fra Flemming Sørensen fra Strandby varmeværk, som sagde: Vi har benyttet natkøling én gang i den tid vi har haft solvarme, siden 2008, årsag var at vi IKKE var gode nok til at vurdere akk. kapaciteten i begyndelsen, "griskhed" med el-produktion samtidig. 30 Endvidere fortæller han om s, som han i sin tid fik fra Vojens fjernvarme, Sæby varmeværk, Ringkøbing fjernvarmeværk og Gram fjernvarme. Dan C. Appel fik det indtryk at overproduktion af solvarme ikke er et stort problem hos solvarmeværker omkring i Danmark. Grunden til at der ved Gråsten Fjernvarme dog alligevel er interessant at kigge på denne problematik er, at solvarmeanlægget i 2014 har haft en samlet overproduktion af solvarme på i alt 328,8 MWh. Overproduktionen beskrives, som natkøling. Man natkøler for at, få plads i akkumuleringstanken til produktionen dagen efter. Overproduktionen er fundet ved hjælp af SRO- anlægget. Dette råder over en log med samtlige driftsdata på solvarmeanlægget. Data for overproduktion/natkøling er vedlagt som bilag (bilag 18). 29 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 30 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: Mai!:. da@graastenfjernvarme.dk Bilag 1 Interview 33

35 Produktionsændring kontra overproduktion ved 45 hældning Som beskrevet i forrige afsnit er der en overproduktion af fjernvarme. Denne overproduktion beskrives som natkøling. Denne natkøling betragtes som tab. Overproduktionen er fundet vha. Gråsten Varmes A/S SRO-anlæg. I det forrige afsnit er tabet for 45 og 60 vinkling for solfangeranlægget beregnet. På nedstående skema (fig.:19) er disse tal taget som udgangspunkt for at beregne en mulig merproduktion. Ved at sammenregne tallene for produktionsændringen med det tab der opstår igennem natkølingen, fås ved en vinkling på 45 en merproduktion på 158,66MWh. På skemaet kan der ses, at solfangeranlægget vil blive mere effektivt på et produktionsår. I april og maj måned vil der stadig opstå et tab i produktionen. Dette tab skyldes det tab, som der er igennem ændringen af solfangeranlæggets hældning men også pga. at overproduktionen i disse måneder ikke er højt nok. (For beregninger bilag 14) Produktion ved 45 Natkøling 2014 Produktion ændring Natkøling Ændring i tal Januar 2,39 0,00 MWh 2,39 MWh Februar 18,15 0,00 MWh 18,15 MWh Marts 19,55 0,00 MWh 19,55 MWh April -41,44 21,80 MWh -19,64 MWh Maj -47,81 0,00 MWh -47,81 MWh Juni -71,00 85,50 MWh 14,50 MWh Juli -67,55 181,50 MWh 113,95 MWh August -22,52 40,00 MWh 17,48 MWh September 16,46 0,00 MWh 16,46 MWh Oktober 15,98 0,00 MWh 15,98 MWh November 6,74 0,00 MWh 6,74 MWh December 0,91 0,00 MWh 0,91 MWh Total 328,80 MWh 158,66 MWh Merproduktion ved ,66 MWh Fig.: 19 Produktion ved 45 natkøling 34