Varmelager i Høje Taastrup

Transkript

1 Va r m e l a g e r i H ø j e Ta a s t r u p 2017

2 2 VARMELAGER Varmelager i Høje Taastrup Vestegnens Kraftvarmeselskab I/S (VEKS) og Høje Taastrup Fjernvarme a.m.b.a. har analyseret mulighederne for at etablere et damvarmelager, for at øge fleksibiliteten i fjernvarmesystemet. Projektet forberedes nu med henblik på idriftsættelse i løbet af 1-2 år. Realiseringen af et fossilfrit energisystem kræver en langt større mængde vedvarende energi (VE) end vi har i dag. Integration af varierende energiformer, som sol og vind, er en af de største udfordringer for det fremtidige energisystem og skaber behov for øget fleksibilitet. Der er behov for smarte løsninger, der hjælper med at integrere forsyningssystemerne på tværs af kommunegrænserne. Tanken er, at det sammenhængende fjernvarmesystem er et effektivt bindeled mellem elmarkedets prisvariationer og varmekundernes opvarmningsbehov. Her spiller muligheden for varmelagring en vigtig rolle. Derfor blev der også i projektet Varmeplan Hovedstaden 3 (VPH3) peget på, at der kan være teknisk og økonomisk fornuft i at øge varmelagerkapaciteten betydeligt. VPH3 blev gennemført af Centralkommunernes Transmissionsselskab I/S (CTR), Hovedstadsområdets Forsyningsselskab (HOFOR) og VEKS i VEKS og Høje Taastrup Fjernvarme a.m.b.a. konkret at se på mulighederne for at etablere et damvarmelager i Høje Taastrup, og ved at gå mere i dybden med økonomien. Varmelagerprojektet fortsættes nu Varmelagre kan være med til at sikre et effektivt samspil mellem elproduktionen fra vind og sol, og behovet for rumvarme. med henblik på idriftsættelse i løbet af 1-2 år, såfremt finansieringen kommer på plads. Lagerkapaciteten i dag I det sammenhængende fjernvarmesystem i hovedstadsområdet indgår allerede to store varmelagre, et på Avedøreværket og et på Amagerværket. De to lagre kan tilsammen indeholde tilstrækkelig varme til principielt at forsyne fjernvarmesystemet i 1-2 timer på en kold vinterdag. Til sammenligning har mange decentrale fjernvarmesystemer lagerkapacitet til at forsyne systemerne i 8-12 timer. Nyt damvarmelager Et damvarmelager udnytter vands varmekapacitet til at lagre varme fra fjernvarmesystemet. Lageret er hele tiden fyldt med vand, men vandets temperatur stiger ved fyldning og aftager ved tømning. Damvarmelagre anvendes flere steder i Danmark som sæsonvarmelager i forbindelse med f.eks. solvarmeanlæg. I Høje Taastrup vil lageret blive brugt anderledes og mere som en integreret del af den daglige varmelastfordeling. Dette øger nemlig værdien af lagerinvesteringen. Varmelageret kan i princippet hjælpe ved at: a) Muliggøre at billig varme, der produceres om sommeren ved solvarme eller affaldsvarme, gemmes til om vinteren, hvor varmebehovet er størst (sæsonvarmelager). b) Lagre varme til brug de allerkoldeste dage eller når et grundlastanlæg er ude af drift. Dermed kan der spares dyr spidslastproduktion fra olie- og gasfyrede spidslastkedler. I stedet øges produktionen på fx bio-massekraftvarmeværkerne og også på lokale produktionsanlæg. c) Optimere driften fra time til time og fra dag til dag, for bedre at udnytte variationer i elmarkedsprisen. Så kan kraftvarmeanlæggene producere mere når elpriserne er høje, og varmepumper og elpatroner kan udnyttes bedre når elprisen er lav eller negativ. Analysearbejdet viser, at værdien af et nyt varmelager især ligger i punkterne b) og c), og mindre i punkt a).

3 Hvor skal det nye damvarmelager ligge? Damvarmelageret i Høje Taastrup forventes at få en størrelse på m 3, en op- og afladningskapacitet på 40 MW og vil skulle placeres på en grund ikke langt fra placeringen af det tidligere affaldsforbrændingsanlæg VEGA. Her vil det relativt let kunne tilsluttes VEKS transmissionsnet, og det vil desuden kunne levere varme til Høje Taastrup Fjernvarmes distributionsnet. Konceptet for varmelageret er illustreret i nedenstående figur m 3 damvarmelager MWh lagerkapacitet

4 4 VARMELAGER Fjernvarme i hovedstadsområdet Fjernvarmesystemet i hovedstadsområdet er det største i Danmark og udbredelsen af det kollektive system kan blive en styrkeposition på vejen mod en effektiv omstilling af el- og varmeforsyningen. Der er i hovedstadsområdet sat fokus på klima- og energiudfordringerne med kommunernes visioner og mål, med den regionale klimastrategi fra 2012 og også med projektet Energi på Tværs, som viderefører det fælles strategiske energiplansamarbejde mellem forsyningsselskaberne, regionens kommuner og Region Hovedstaden. Den fælles vision er et sammenhængende, fleksibelt energisystem baseret på VE. Varmen produceres hovedsagelig som kraftvarme fra fire centrale kraftværker, samt fra tre affaldsfyrede kraftvarmeanlæg. Hertil kommer lokal overskudsvarme, solvarme, spids- og reservelast m.v. Fjernvarmenettet fungerer som et samlet system med mange kilder og mange aftagere, hvis daglige lastfordeling varetages af Varmelast.dk. Varmelast.dk drives i fællesskab af CTR, HOFOR og VEKS. Varmelast.dk blev dannet i et samarbejde mellem VEKS, CTR og HOFOR i 2008 for at sikre en omkostningseffektiv lastfordeling i hele det sammenhængende fjernvarmenet, udtaler vicedirektør Morten Stobbe fra VEKS. Varmetransmissionsnettet udgør en infrastruktur der muliggør at investeringerne i de store kraftvarmeværker kan komme til deres fulde ret. Med bedre muligheder for varmelagring, kan lastfordelingen blive endnu mere effektiv siger han. Det sammenhængende fjernvarmenet gør altså produktionen af fjernvarme mere effektiv, men øger også behovet for koordinering og samarbejde på tværs af kommunegrænser og på tværs af selskaber. Det er bl.a. den opgave som projektet Energi på Tværs kan bidrage med. Kortet viser en oversigt over det nuværende fjernvarmesystem i hovedstadsområdet.

5 VARMELAGER Figur 1: Høje Taastrup varmeforsyning pr. uge Lokal produktion Fra lager Fra transmissionsnet Varmebehov Målrettet indsats i Høje Taastrup Høje Taastrup Fjernvarme er en del af det sammenhængende fjernvarmesystem og ligger samtidig i en kommune med klare klimaambitioner og målsætninger. Her arbejdes der effektivt med at koble klimaindsatsen til øvrige politikker. Derfor har miljøvenlig fjernvarme været en del af kommunens klimaindsats siden Indsatsen er i gang, og fjernvarmesystemet er allerede blevet udbygget og optimeret med m 2 solvarme, lavtemperaturfjernvarme i udvalgte boligområder og etablering af lokale varmeproduktionsanlæg baseret på overskudsvarme og vedvarende energi. Således arbejder Høje Taastrup Fjernvarme med udnyttelse af lokale ressourcer i form af varmeproduktion fra det lokale fjernkølingsprojekt, industriel overskudsvarme fra lokale virksomheder og varmepumper baseret på grundvand. Den lokale produktion leveres ind på distributionsnettet, hvor fx varmepumpeanlæg får højere effektivitet pga. nettets lavere temperatur. I forbindelse med Høje Taastrup Going Green sættes der via en række initiativer fokus på at nedbringe CO 2 -udledningen og det fossile brændselsforbrug i energiforsyningen. VEKS og Høje Taastrup Fjernvarme har som partnere i initiativet igangsat arbejdet med at planlægge damvarmelageret, som foruden at kunne bruges til at udnytte den lokale produktion bedre også vil have stor værdi for det samlede fjernvarmesystem i hovedstadsområdet. Vores interesse er at kombinere øget miljøvenlig lokal produktion med de fordele der ligger i at være en del af det sammenhængende fjernvarmesystem, udtaler Høje Taastrup Fjernvarmes direktør, Astrid Birnbaum. Derfor er det også en glæde for os, at en placering af varmelageret i Høje Taastrup er lovende. Det Fremtidens energisystem er sammenhængende, fleksibelt og i højere grad afhængigt af stærke samarbejder er vigtigt for os, at lageret er til gavn for vores fjernvarmekunder, for den grønne omstilling generelt i regionen og så samtidig har positiv samfundsøkonomi, som jo kræves for en godkendelse, siger hun.

6 6 VARMELAGER Hvad er nytten af varmelageret? Analyserne viser, at bedre produktionsoptimering og mindre brug af dyr spidslast sparer fjernvarmesystemet for 5-7 mio. kr. om året. Hertil kommer miljøgevinsterne. I et fremtidigt energisystem, med signifikant større mængder vindkraft, forventer vi at priserne i elmarkedet vil svinge meget mere end i dag. Det vil gøre det mere attraktivt at investere i varmelagre, fordi værdien af både kraftvarmeværker og af varmepumper kan øges. Som tidligere nævnt, handler det om at anvende elektricitet til fjernvarmeproduktion i perioder med kraftig vind og lave elpriser, og at øge kraftvarmeproduktionen i perioder med lavt varmebehov og høje elpriser. Der er gennemført detaljerede analyser af driften af et damvarmelager placeret i Høje Taastrup. Analyserne benyttes både til at indikere lagerets nytteværdi, og til at sende signaler om, hvordan lageret bør dimensioneres, for at få mest mulig værdi af det. VEKS og Høje Taastrup Fjernvarme har bedt Ea Energianalyse om at gennemføre økonomiske analyser på det samme modelværktøj (Balmorel), som blev anvendt i Varmeplan Hovedstaden. Rambøll hjælper med de tekniske analyser. Dags- og ugelager Analyserne viser, at lageret giver bedst økonomi, ved at blive brugt som dags- og ugelager og kun i meget begrænset omfang til lagring over flere måneder. Således sker der enten op- eller afladning af lageret i over halvdelen af årets timer, og lageret fyldes og tømmes ca. 40 gange på et år. Jo højere benyttelsestid på lageret, jo mere værdi vil lageret bidrage med, siger Jesper Werling fra Ea Energianalyse. Hvis lageret alene bindes til at gemme solvarme eller at gemme affaldsvarme, kan investeringen slet ikke betale sig, fortsætter han. Figur 2 viser energibeholdningen i varmelageret over hele året for Det kan ses at lageret benyttes til korttidsregulering (timer/dage/uger) i størstedelen af året Figur 2: Lagerindhold over året

7 VARMELAGER 7 Damvarmelageret vil bidrage med en nytteværdi på 5-7 mio. kr. om året og en reduktion på ca ton CO 2 per år Om sommeren, hvor varmeforbruget er lavt, og det kun er de billigste produktionsanlæg, som er i drift, bliver lageret fyldt op og kan aflades i timer, hvor varmebehovet stiger. Lageret opfyldes og aflades helt flere gange over perioden, hvilket indikerer, at hele kapaciteten anvendes. Værdien af lageret findes især ved disse op- og afladninger og skyldes overvejende: At der flyttes varmeproduktion fra dyre varmeproduktionsanlæg til billigere (primært fra spidslast til kraftvarme). At driften på de enkelte kraftvarmeoptimeres i forhold til elprisen. 60 anlæg optimeres i forhold til elprisen Effektiv forsyning Figur 3 viser, hvordan varmelageret giver mulighed for at erstatte dyr spidslastproduktion på gas og olie med billigere produktionsenheder, specielt for de store effektive kraftvarmeværker. Men også eldrevet geotermi, lokal produktion og andre varmepumper kan bedre udnyttes, da varmelageret giver mulighed for øget produktion, når elpriserne er lave. Brændselsforbruget bliver også mindre, da kraftvarmeværkerne og affaldsværkerne er effektive og derved opnås besparelser på brændsler til varmeproduktion. Figur 3: Ændret varmeproduktion ved etablering af varmelager Økonomisk nytteværdi Der er gennemført en række følsomhedsanalyser, hvor beregningerne viser at nytteværdien varierer mellem 5 og 7 mio. kr. om året. Specielt elprisernes variation og omkostningen ved spidslast (olie- og gaspriser) har stor betydning for nytteværdien af lageret. Grønnere fjernvarme Udover at have en økonomisk nytteværdi, vil varmelageret også have en positiv miljøeffekt. Muligheden for at erstatte gasspidslast med biomasse-kraftvarme kan reducere drivhusgasemissionerne og bidrage til hovedstadsregionens fælles energivision fra 2015, om et fossilfrit energisystem i Kraftvarme Affald Geotermi og varmepumper Spidslast - gas Beregningerne viser, at damvarmelageret i Høje Taastrup vil bidrage til en reduktion på ca ton CO 2 per år. Til sammenligning udleder en gennemsnitshusstand i Danmark ca. 11 tons CO 2 per år. Den positive miljøeffekt skyldes, at lageret vil påvirke produktionsmønstret i hovedstadsområdet, så anvendelsen af fossile brændsler på spidslastanlæggene vil blive reduceret, samtidig med at kraftvarmeproduktionen på biomasse vil stige.

8 8 VARMELAGER Hvem får gavn af varmelageret? Øget lagerkapacitet vil skabe værdi for både producenter og forbrugere i hovedstadsområdets samlede fjernvarmesystem. Beregninger af lagerets værdi i flere scenarier for fjernvarmesystemet viser, at nytteværdien vil være på 5-7 mio. kr. om året. Simple antagelser om varmeprisaftaler indikerer, at nytteværdien fordeles mellem aktørerne, så varmeforbrugerne får mellem ca. 35 % og ca. 60 % af nytten, mens affaldsværkerne får ca % og de øvrige kraftvarmeproducenter får % af nytten. Med de anvendte antagelser, er det således alle aktører i systemet, som får en god gevinst af, at varmeselskaberne etablerer et varmelager i Høje Taastrup. Det skal dog understreges, at fordelingen af nytten er baseret på generelle antagelser om varmeprisaftaler Grundforudsætninger 21% Lav CO 2 pris 23% 43% 34% Elprisprofil fra % 39% 38% Ialt 5,6 mio. kr. Ialt 6,9 mio. kr. 55% 24% Grundforudsætninger 8% Affaldsværker Kraftvarme producenter Ialt 5,7 mio. kr. 56% 36% Varmeselskaber Ialt 6,8 mio. kr.

9 VARMELAGER 9 En nytteværdi på 5-7 mio. kr. per år vil blive fordelt imellem varmeforbrugere og -producenter Hvordan nytten fordeles mellem de forskellige aktører er dels afhængig af prisudviklingen i el, CO 2 og brændsler, og dels af de konkrete prisaftaler som varmeproducenterne indgår med fjernvarmeselskaberne. For at få en idé om fordelingen af nytten, er der i analyseprojektet, som tidligere nævnt, forudsat nogle simple varmeprisaftaler for kraftvarmeværkerne. Det skal understreges, at det er nødvendigt at anvende de faktiske varmekontrakter for at blive mere præcis med fordelingen af nytteværdi. Det er en grundantagelse, at den variable varmepris gør det økonomisk attraktivt for varmeproducenten at producere varmen. For affaldsanlæggene er det antaget, at varmeprisen svarer til prisloftet på 85 kr./gj (2017). For de øvrige kraftvarmeanlæg er det antaget at varmeprisen svarer til beregnede nettoomkostninger plus 20%. For alle øvrige anlæg er det antaget, at varmeprisen lige netop svarer til nettoomkostningerne. Lagerets rentabilitet Høje Taastrup Fjernvarmes foreløbige overslag over anlægsomkostningerne peger på en samlet investering på ca. 70 mio. kr. Høje Taastrup Fjernvarme forventer at kunne finansiere investeringen med et lån med en levetid på 30 år og en rente på i omegnen af 2,5 %. Med indregning af løbende driftsudgifter forventes de årlige omkostninger til finansiering og drift af lageret at være på ca. 4 mio. kr. Den samlede værdi for varmeforbrugere og -producenter er ifølge analysen på 5-7 mio. kr. årligt. Heri er indregnet lagerets varmetab svarende til ca kr. årligt. Dermed udviser lageret en tilfredsstillende økonomi, når der ses Forventet prisudvikling Elpris (kr./mwh) Brændselspriser an kraftværk (kr./gj) på omkostningerne sammenlignet med værdien for det samlede system. Med den gældende prissætning af varmen vil den økonomiske gevinst blive fordelt på de forskellige aktører i varmesystemet. Der skal derfor findes en økonomisk model, hvor finansierings- og driftsomkostningerne på rimelig vis fordeles mellem de forskellige aktører, som lageret gavner. Kul 10,4 14,3 18,1 Gas 37,9 43,0 53,9 Olie 40,9 59,7 89,2 Træflis 51,4 56,5 59,1 Træpiller 59,2 72,3 73,9 Halm 46,1 48,3 50,6

10 10 VARMELAGER Analysemetode Der er i analysen af varmelageret anvendt el- og varmemarkedsmodellen Balmorel, som gennem en årrække er blevet anvendt til analyser af hovedstadsområdets fjernvarmesystem for bl.a. CTR, HOFOR og VEKS. I analysen er der anvendt data om forbrug, net og produktionsanlæg fra projektet VPH3. Udviklingen af fjernvarmesystemet er baseret på det såkaldte Alternativ 1, hvor biomassekraftvarme i et vist omfang erstattes med varmepumper, geotermi og solvarme. Modellen er i dette projekt udvidet, så Høje Taastrup Fjernvarmes distributionsområde er repræsenteret særskilt, hvilket det ikke var i VPH3. Endvidere er den lokale produktion i Høje Taastrup (varmeproduktion fra bl.a. fjernkølingsanlæg) lagt ind i modellen, og varmeforbrugsprognosen for Høje Taastrup er opdateret. Fremskrivningen af brændselspriserne er opdateret siden VPH3, og på kort sigt tages der udgangspunkt i priserne i forward markederne. På længere sigt er det antaget, at priserne udvikler sig som i 450 ppm-scenariet i IEA s seneste World Energy Outlook fra november Bl.a. pga. en betydelig global vækst i anvendelsen af vedvarende energi forventes der ikke en markant stigning af brændselspriserne. Priserne på CO 2 er antaget at stige gradvist fra dagens niveau til 15 euro/ton i Elprisen i modelanalyserne er baseret på en særskilt modelanalyse af det nordeuropæiske elmarked, hvor der også er anvendt Balmorel modellen. I denne analyse er der regnet med en fortsat markant udbygning med vedvarende energi i elsystemet, og elprisernes variation vil derfor stige frem mod Den gennemsnitlige elpris i markedet stiger til 284 kr./mwh i 2025 og 286 kr./mwh i Analyserne er gennemført ved en sammenligning af et reference scenarie uden lager og et scenarie med lager i Høje Taastrup. Driftsnytte af lagerudbygning findes ud fra en optimering af de samlede systemomkostninger. Modellen minimerer systemomkostningerne på tværs af aktører. Efterfølgende er aktørøkonomien vurderet ud fra nogle standardiserede antagelse om afregningspriser for varmeproduktionsanlæg.

11 VARMELAGER 11 Samspillet er i gang Fremtiden energisystem er sammenhængende, fleksibelt og i højere grad afhængigt af stærke samarbejder. Den grønne omstilling kræver en målrettet og koordineret indsats fra alle parter; borgere, virksomheder, forsyningsselskaber og kommuner. Staten har en vigtig rolle med at aftegne de overordnede målsætninger og udforme rammeværket, men de nødvendige handlinger skal besluttes og gennemføres lokalt. Lageret vil bidrage til driftsoptimeringen af de enkelte kraftvarmeanlæg i forhold til elprisen og øge muligheden for at flytte varmeproduktion fra dyrere varmeproduktionsanlæg til billigere. Samtidig kan varmelager i Høje Taastrup være et godt eksempel for lagerudbygningen i hovedstadsområdet. VEKS og Høje Taastrup Fjernvarme indleder nu drøftelserne om, hvordan man kan få en økonomisk model for etablering og drift af lageret på plads.

12 Høje Taastrup Fjernvarme a.m.b.a. Malervej 7 A 2630 Taastrup Tel: Mail: htf@htf.dk VEKS, Vestegnens Kraftvarmeselskab I/S Roskildevej Albertslund Tel: Mail: veks@veks.dk Analysen er udarbejdet af Ea Energianalyse Tel: Mail: info@eaea.dk