PROJEKTFORSLAG SAMPRODUKTION AF KØLING OG VARME VED ROCKWOOL CAMPUS

Transkript

1 Til Høje Taastrup Fjernvarme a.m.b.a. Dokumenttype Rapport Dato Februar, 2018 PROJEKTFORSLAG SAMPRODUKTION AF KØLING OG VARME VED ROCKWOOL CAMPUS

2 PROJEKTFORSLAG SAMPRODUKTION AF KØLING OG VARME VED ROCKWOOL CAMPUS Revision Dato Udarbejdet af AD, TSR, AD Kontrolleret af KLF Godkendt af AD Beskrivelse Projektforslag for fjernkøling til Rockwool med varmeudnyttelse til fjernvarmen. Projektforslaget skal ses i sammenhæng med et tilsvarende projektforslag for fjernvarme til Rockwool Campus Ref Dokument ID / HTF Rambøll Hannemanns Allé 53 DK-2300 København S T F

3 Samproduktion af køling og varme ved Rockwool Campus INDHOLD 1. INDLEDNING Plangrundlag Organisation Forundersøgelser Kortbilag Bebyggelse og behov Kapacitetsbehov Arealafståelse og servitut Grundvandsforhold Myndigheder Normer og standarder 2 2. ANLÆGSBESKRIVELSE Anlæggets hoveddisposition Forsyningssikkerhed Tekniske specifikationer Dimensionering Materialevalg og konstruktionsprincipper Projektets gennemførelse Tidsplan Anlægsudgifter for projektforslaget Finansiering 4 3. VURDERING AF PROJEKTET Driftsoptimering Samfundsøkonomi og miljøvurdering Øvrige miljøforhold Selskabsøkonomi for HTF og Rockwool Følsomhedsvurdering Varianter 7

4 Samproduktion af køling og varme ved Rockwool Campus FIGUR- OG TABELFORTEGNELSE Tabel 1-1 Estimerede kølebehov... 2 Tabel 2-1 Investeringer i projektforslaget... 4 Tabel 3-1 Samfundsøkonomisk værdi af overskudsvarme... 7 Tabel 3-2 Samfundsøkonomi for det samlede projekt... 7 Tabel 3-3 Projektfølsomhed overfor hovedkomponenter Figur 2-1 Princip for køling og varmeproduktion... 3 Figur 3-1 Princip for varighedskurve... 5 Figur 3-2 Køleproduktion og tilsvarende køleoverskudsvarme... 6 Figur 3-3 Varmeproduktion fra køl... 6 Figur 3-4 Varmeproduktion fra varmepumpen... 6 BILAG Bilag Kort over området Beregninger

5 1 1. INDLEDNING Høje Taastrup Fjernvarme a.m.b.a. (HTF) anmoder hermed Høje-Taastrup Kommune (HTK) om at behandle og godkende dette projektforslag for samproduktion af fjernkøling og fjernvarme i henhold til bekendtgørelse nr. 825 af 24. juni 2016 om godkendelse af projekter for kollektive varmeforsyningsanlæg (Projektbekendtgørelsen). Da anlæggets varmekapacitet er mindre end 1,0 MW kræves ikke dispensation for kraftvarmekravet iht. Projektbekendtgørelsen. Projektforslaget er foranlediget af, at Rockwool har ønske om at energirenovere og fremtidssikre deres campusområde i Hedehusene. Rockwool vil udskifte de ældre decentrale kølemaskiner med en central køleforsyning, hvor overskudsvarmen kan udnyttes med en varmepumpe, samt bruge eksisterende energibrønde til at sæsonlagre og effektivisere varmepumpens drift. HTF har derfor i samarbejde med Rockwool udarbejdet dette projektforslag. Projektforslaget inkluderer en energicentral med en varmepumpe til samproduktion af varme og køl. Projektforslaget skal ses i sammenhæng med et fjernvarmeprojektforslag, der skal forsyne Rockwool. De to projektforslag har dog hver sin stikledning med tilslutning til HTF s fjernvarmenet. De to projektforslag foreslås behandlet parallelt, men de kan dog principielt behandles og gennemføres uafhængigt af hinanden. Dette projektforslag for en varmepumpe, der også leverer køling til et kølenet, der etableres på Rockwools campusområde er desuden forberedt til, at der kan etableres fjernkøling til eventuel ny bebyggelse med kølebehov i området Plangrundlag Projektforslaget kan gennemføres som et rent fjernkøleprojekt med fjernkølenet og lagertank uden projektgodkendelse iht. Varmeforsyningsloven, hvis der etableres en central kølekompressor i stedet for en varmepumpe. I forhold til Varmeforsyningsloven er det alene varmepumpen, som er omfattet af Projektbekendtgørelsen Organisation HTF er bygherre og vil være ansvarlig for anlæg og drift af fjernvarmetilslutning og energicentral med varmepumpe. HTF og Rockwool vil aftale ansvarsfordelingen for de interne kølefordelingsledninger Forundersøgelser Kortbilag Bilag 1 viser et kort over Rockwools område Bebyggelse og behov Kølebehovet for den eksisterende bebyggelse på Rockwools matrikel er kortlagt af Rockwool. Det forventes, at der er et samlet kølekapacitetsbehov på 600 kw og et køleenergibehov på 626 MWh. Varmepumpen vil således kunne udnytte overskudsvarme på op til 626 MWh fra kølingen. Da der kan være perioder om sommeren, hvor der er uudnyttet affaldsvarmekapacitet, eller hvor der ligefrem bortkøles varme, vil der være behov for at kunne lagre overskudsvarme i de eksisterende energibrønde eller alternativt bortkøle den med tørkølere. Det antages, at varmepumpen desuden vil kunne udnytte omgivelsesvarme fra luften via tørkølerne, når der er ledig kapacitet i perioder, hvor det er fordelagtigt. Det vil være perioder, hvor elpriserne ikke er for høje, og prisen på den dyreste varmeproducerende enhed til VEKS ikke er

6 for lav. Det antages, at der maksimalt vil kunne udnyttes MWh omgivelsesvarme fra luften via tørkølerne svarende til omtrent MWh varme til fjernvarmenettet. 2 Fjernkøling og varmepumpe Areal Kølebehov i gennemsnit for hver bygning Omgivelses- Rockwool iht. BBR Enhedsforbrug Energi Max timer Effekt varme m2 kwh/m2 W/m2 MWh-k timer kw-k MWh-k I alt Tabel 1-1 Estimerede kølebehov Kapacitetsbehov Den kølekapacitet, der tilsluttes, er opgjort til 0,6 MW køl fra kølecentralen til det interne fjernkølenet på campussen. Da kølebehovet overvejende er komfortkøl, antages det, at døgnudsvinget vil kunne udjævnes med en akkumuleringstank. Der ses dog bort fra denne mulighed i projektforslaget, men det forberedes til, at der senere kan tilkobles en akkumuleringstank, når det er fordelagtigt, dels for at skaffe mere kapacitet, dels for bedre at kunne udnytte svingende elpriser. De 18 eksisterende energibrønde vil tilsammen kunne levere 0,12 MW køl på de varmeste dage, men målinger viser, at temperaturen ikke er lav nok og, at brøndene ikke er effektive som sæsonlager. Derimod benyttes de til at aflaste tørkølerne på de varmeste og koldeste dage, hvorved de forbedrer effektiviteten af varmepumpen. Derfor foreslås etableret en varmepumpe med en kapacitet på 0,60 MW køl og 0,87 MW varme Arealafståelse og servitut HTF og Rockwool samarbejder om at finde den mest hensigtsmæssige placering af energicentral og tilslutningspunkt. Den mest sandsynlige placering er vist på bilaget Grundvandsforhold De eksisterende energibrønde kan udnyttes uden, at der opstår problemer i forhold til grundvandet. Energibrøndende er ikke forbundet med grundvandet og har derfor ikke nogen påvirkning af grundvandet Myndigheder HTF vurderer, at VVM-screening ikke er nødvendig for fjernkølenettet, da vandet, der cirkuleres i ledningsnettet, er behandlet fjernvarmevand. Fjernkøleprojektet kan som nævnt gennemføres uden, at fjernvarmeprojektet gennemføres. Der skal ikke søges om dispensation ved Energistyrelsen i relation til kraftvarmekravet, da anlæggets varmekapacitet er under 1,0 MW Normer og standarder Projektet udføres efter relevante normer og standarder. Fjernkøleledninger på Rockwools matrikel udføres i præisolerede fjernvarmerør med lav isoleringsgrad.

7 3 2. ANLÆGSBESKRIVELSE 2.1 Anlæggets hoveddisposition Anlægget består af: Energicentral med varmepumpe og tørkølere Tilslutning til kølefordelingsledninger på Rockwools matrikel Tilslutning til HTF s fjernvarmenet En principskitse for anlægget er vist i Figur 2-1. Som udgangspunkt producerer varmepumpen med samproduktion af køling og varme. Køling leveres til Rockwool og varmen leveres til HTF s fjernvarmenet. Såfremt der ikke er behov for varmen i fjernvarmen, kan varmepumpen sænke temperaturen på den varme side og producere spildvarme til tørkølerene samtidig med, at Rockwools kølebehov dækkes. Denne driftssituation vil typisk være om sommeren, hvor varmen fra varmepumpen ikke kan konkurrere med de øvrige varmeproduktionsenheder. En anden mulighed er, at Rockwool ikke har eller har minimalt brug for køling. I den situation kan der produceres spildkøling til tørkølerene samtidig med, at der leveres fjernvarme. Dette vil typisk være gældende i resten af året, hvor kølebehovet er lavt, og varmebehovet er højt. HTF Varmenet 45 C 75 C Spildvarme til tørkøler Varm VP 1 Kold C C Energibrønde 7-15 C Spildkøling til tørkøler 2-10 C 6 C 16 C Kølebehov Rockwool Figur 2-1 Princip for køling og varmeproduktion Det bemærkes, at temperaturerne kan variere fra ovenstående.

8 4 De eksisterende energibrønde kan udnyttes efter sammen princip som ovenstående, i stedet for tørkølerene. Det vil give bedre virkningsgrad de koldeste dage, hvor tørkølerne ikke er effektive Forsyningssikkerhed Opdelingen af varmepumpen på to enheder giver en god forsyningssikkerhed. 2.2 Tekniske specifikationer Dimensionering Fjernkølenettet dimensioneres ud fra en afkøling på 10 grader Materialevalg og konstruktionsprincipper De præisolerede rør til både fjernvarme og fjernkøling får indbygget lækageovervågning. 2.3 Projektets gennemførelse Tidsplan Det forventes, at energicentralen og de interne anlægsarbejder på Rockwools matrikel er afsluttet i Anlægsudgifter for projektforslaget De samlede investeringer, ekskl. moms fremgår af tabellen nedenfor. Investeringer i alt Projektforslag Individuel køling Investering i byggemodning og bygning 1000 kr Investering fjernkølenet 1000 kr 406 Tekniske anlæg i energicentral til samproduktion 1000 kr Investering i fjernkøling med varmeudnyttelse ekskl. kundeinstallation i alt 1000 kr Investering i alt i fjernkøling med varmeudnyttelse 1000 kr Investeringer i fjernvarmeledningeri alt 1000 kr 200 Investeringer i varme- og køleprojekt med varmeudnyttelse 1000 kr Investering i individuel køling 1000 kr Tabel 2-1 Investeringer i projektforslaget De samlede investeringer til fjernkøling med varmeudnyttelse er beregnet til 8,7 mio.kr, mens investeringer i den alternative kølecentral uden varmeudnyttelse er 5,5 mio.kr. Investeringen i fjernkølenet inkluderer stikledning fra energicentralen til Rockwool og ikke de interne køleledninger, som også etableres i referencen, hvor nettet forsynes fra en central kompressorkøler Finansiering Rockwool og HTF aftaler fordeling af finansieringen.

9 5 3. VURDERING AF PROJEKTET 3.1 Driftsoptimering Det antages, at komfortkølingen kan opdeles i omtrent 4 driftsperioder: Køling med energibrønde om sommeren, når varmeproduktionsprisen i systemet er meget lav Køling med varmepumpe om sommeren med bortkøling af overskudsvarme med tørkølerne i samme perioder, når der ikke er mere kapacitet i energibrøndene Samproduktion af varme og køl, når det er fordelagtigt i forhold til el- og varmepriserne Varmeproduktion med bortkøling af spildkøling i tørkølere og i energibrønde, når det er fordelagtigt i forhold til el- og varmepriserne. Denne kapacitet kan afbrydes på varmesiden. Ovenstående produktionsfordeling er vist som princip i Figur 3-1. Bemærk, at dette kun er en principkurve, hvorfor der ikke kan aflæses aktuelle effekter for hverken varme- eller kølekapacitet. De koldeste dage om vinteren produceres varme med energibrøndende som kilde. I løbet af året, når elprisen er lave, producerer varmepumpen varme med udeluften som kilde via tørkøleren. Om sommeren produceres der hovedsageligt køling uden varmeproduktion, i stedet bortkøles overskudsvarmen i energibrøndende og tørkøleren. I figuren er vist nærområdets varmebehov. Da varmen kan afsættes videre ud i HTF s fjernvarmesystem, kan varmeproduktionen fra varmepumpen godt overstige varmebehovet i nærområdet. På den måde produceres der udelukkende varme, når der er behov for den i fjernvarmenettet, og kun, når den er konkurrencedygtig i forhold til de øvrige varmeproduktioner på markedet. Varmepumpen vil således ikke producere varme i perioder med meget høje elpriser, hvorved den gennemsnitlige elpris til varmepumpen reduceres. Figur 3-1 Princip for varighedskurve Nedenstående diagram viser, hvordan den forudsatte køleproduktion produceres med og uden varmeudnyttelse, og uden, at energibrøndene er inddraget med samme virkning som grundvandskøling. Det forudsættes, at halvdelen af overskudsvarmen fra køl bortkøles om sommeren. Hvis der senere etableres grundvandskøling, vil denne overskudsvarme blive lagret i grundvandet.

10 Køleoverskudsvarme Køleoverskudsvarme, som bortkøles MWh Grundvandskøl, der udnyttes til Komfortkøl, der udnyttes til Proceskøl, der udnyttes til Figur 3-2 Køleproduktion og tilsvarende køleoverskudsvarme Denne køleproduktion giver nedenstående produktion af varme fra køling. Det bemærkes, at den røde overskudsvarme fra komfortkøl afsættes om sommeren, hvor værdien af varmen er lav Forventet produktion af varme fra køling Grundvandskøl, der udnyttes til Komfortkøl, der udnyttes til Proceskøl, der udnyttes til Figur 3-3 Varmeproduktion fra køl I de mellemliggende perioder, hvor varmepumpen har ledig kapacitet, kan den producere varme ved at hente omgivelsesvarme fra udeluften via tørkølerne. Der produceres således varme med spildkøling. Det anslås, at der i alt vil kunne produceres ca MWh varme, svarende til, at varmepumpen har en benyttelsestid på ca timer ud af årets timer Forventet produktion af varme fra køling og spildkøl Spildkøling, der udnyttes til Grundvandskøl, der udnyttes til Komfortkøl, der udnyttes til Proceskøl, der udnyttes til overskudsvarme MWh Figur 3-4 Varmeproduktion fra varmepumpen

11 7 Den forventede årlige fjernvarmeleverance til Rockwool, som er belyst i projektforslaget for fjernvarme til Rockwool Campus, svarer således til ca. halvdelen af den samlede varmeproduktion fra varmepumpen, der leveres til fjernvarmen. 3.2 Samfundsøkonomi og miljøvurdering Den samfundsøkonomiske vurdering er foretaget iht. Energistyrelsens forudsætninger. Den samfundsøkonomiske værdi af varmen er belyst med den metode, som VEKS benytter. Det giver følgende priser for værdi af varmen i typiske perioder: Værdi af overskudsvarme VEKS i beregningspriser, månedspriser fra EA Værdi af proceskøl ekskl. juli og august 313,3 kr/mwh Værdi af komfortkøl juli og august 63,0 kr/mwh Værdi af varme fra ATES, januar og februar 341,3 kr/mwh Tabel 3-1 Samfundsøkonomisk værdi af overskudsvarme Med disse forudsætninger fås en samfundsøkonomisk gevinst på 1,8 mio.kr og en intern forrentning på 9%. Projektet har en positiv samfundsøkonomi. I tabellen nedenfor er økonomien belyst for fjernkøling alene og for varmeudnyttelse baseret på en arbitrær opdeling på varme og køl. Samfundsøkonomiske beregningspriser excl afgifter Fjernkøling Individuel køling Investering 1000 kr D&V 1000 kr Brændsel og produktion 1000 kr Afgiftsforvridningstab 1000 kr Beregningspris for CO2 emission 1000 kr Skadesomk ved SO2, Nox og PM2, kr 5 5 Samfundsøkonomi i alt med disk.srente 4,0% 1000 kr Samfundsøkonomisk gevinst ved fjernkøleprojekt ift. kølereference 1000 kr -364 Samfundsøkonomiske beregningspriser excl afgifter Marg. Varmeprod. Marginal varme Samfundsøkonomiske omkostninger ved varmeproduktion Samfundsøkonomisk gevinst ved varmeudnyttelse ift. Varmereference 1000 kr Samfundsøkonomiske beregningspriser excl afgifter Varme/køl Reference Samfundsøkonomiske omkostninger ved varmeproduktion og køl Samfundsøkonomisk gevinst ved varmeudnyttelse ift. Varmereference 1000 kr Samfundsøkonomisk forrentning % 9% Tabel 3-2 Samfundsøkonomi for det samlede projekt Øvrige miljøforhold De umiddelbare miljøforhold i form af skadesemissioner målt ud fra de standardiserede nøgletal har, som det ses af ovenstående, ingen afgørende betydning for projektforslagets økonomi. 3.3 Selskabsøkonomi for HTF og Rockwool Den samlede gevinst for lokalsamfundet bestående af HTF og Rockwool er beregnet til 7,7 mio.kr., og den interne forrentning er 21 % 3.4 Følsomhedsvurdering Varianter Projektforslaget har to hovedkomponenter, som hver især forbedrer projektet, hvorved der er 3 varianter af økonomien. Variant nr. 1 Kun varmeudnyttelse i samproduktion uden brug af tørkølere til ekstra varmeproduktion Variant nr. 2 Kun luft/vand varmepumper til produktion af varme uden samproduktion med køl

12 8 Variant nr. 3 Projektforslaget med både samproduktion af varme og køl og ekstra varmeproduktion med spildkøl Det ses af Tabel 3-3, at begge hovedkomponenter bidrager positivt til projektforslaget og, at projektforslaget ikke er fordelagtigt, hvis kølingen ikke kan udnyttes eller hvis tørkøleren og energibrøndene ikke kan udnyttes til ekstra varmeproduktion. Dobbeltudnyttelse af varmepumpen er således helt afgørende for projektforslagets økonomi. Kombinationer af komfortkøl og varme fra tørkøler Kun samprod. Kun luft VP Projektforslag Komforkølebehov MWh køl Spildkøling til spildevand MWh køl Varme fra grundvandskøl MWh varme Varme fra komfortkøl + nettab MWh varme Varme fra proceskøl og spildkøl MWh varme Varmeudnyttelse i alt MWh varme Grundvandskøl MW køl 0,00 0,00 0,00 Varmepumpe MW køl 0,60 0,60 0,60 Varmepumpe MW varme 0,87 0,87 0,87 Akkumulator m Maks udnyttelse af VP timer Tilslutningsbidrag i alt mio.kr/mw k 5,8 0,0 5,8 Investeringer HTF energicentral med varmepumpe med varme og køl til Rockwool Bygning og grund mio.kr 1,5 1,5 1,5 Grundvandskøling mio.kr 0,0 0,0 0,0 Varmepumpe, inkl. eltilsl. mio.kr 6,1 6,1 6,1 Tørkøler mio.kr 0,0 0,5 0,5 Kølelagertank mio.kr 0,0 0,0 0,0 Fjernkølenet mio.kr 0,4 0,0 0,4 Kølekundeanlæg mio.kr 0,0 0,0 0,0 Tilslutning til varme mio.kr 0,2 0,2 0,2 Investeringer i alt mio.kr 8,2 8,3 8,7 Kunders alt. invest.inc. Bygning mio.kr 5,5 0,0 5,5 Tilslutningsbidrag i alt mio.kr 3,5 0,0 3,5 Samfundsøkonomisk gevinst mio.kr -2,9-6,3 1,8 Samfundsøkonomisk forrent. % -4% -4% 9% Lokalsamfundets økonomi Lokalsamfundet i alt mio.kr 0,0 1,5 7,7 Lokalsamfundets interne forrent. % 4% 5% 21% Tabel 3-3 Projektfølsomhed overfor hovedkomponenter. Det ses, at den forudsatte samlede udnyttelse af overskudsvarme fra køl og omgivelsesvarme, som kunne være omkring MWh fra køl og fra omgivelsesvarme, i alt MWh varme, kun er indregnet med ca MWh varme.

13 9 BILAG KORT OVER OMRÅDET Plan over energicentral og tilslutning til HTF s fjernvarmenet og til fjernkølenet på Rockwools matrikel. BEREGNINGER Beregningerne vedlægges i et eksternt bilag.