Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper

Transkript

1 Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Niels From, PlanEnergi Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 1

2 PlanEnergi Rådgivende ingeniørfirma > 30 år med VE 30 medarbejdere Kontorer i Skørping Aarhus København Fjernvarme Solvarme Sæsonlagre Varmepumper m.m. Energiplanlægning Biogas Vindmølle VVM Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 2

3 Reference-liste Projekt Idriftsat år Kapacitet / [MW] Varmekilde Brædstrup ,2 Lager / solvarme Marstal ,5 Lager / solvarme Løgumkloster ,3 Solvarme + røggas Gl. Ry ,0 Grundvand Broager 2016? 4,0 Grundvand Rødkærsbro 2016? 1,7 Spildevand Dronninglund 2017? 3,0 Grundvand Farstrup/Kølby 2017? 0,8 Grundvand Ans? 1,5 Søvand Præstø? 2,0 Grundvand Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 3

4 Drejebog til store varmepumpeprojekter i fjernvarmen Simpel beregning af selskabsøkonomien i et varmepumpeprojekt Gaskedel u/eco november 2014 Hold musen over denne celle! Gaskedel m/eco 450 Projektbeskrivelse 1 Andeby Kraftvarmeværk - Grundvandsvarmepumpe Gasmotor 400 Forudsætninger Varmepumpe Varmebehov MWh/år 3 GraddøgnsAfhængigt Forbrug (GAF) 70% - - Solvarmeanlæg Areal 0 m2 Marginale varmeproduktionsomkostninger 5 Marginalpris 10 kr./mwh-varme + kapitalomkostninger for varmepumpen / [kr./mwh-varme] Billigste produktionsenhed (excl. solvarme) 6 Betegnelse Gasmotor Varmeeffekt 3,0 MW 8 Tilgængelighed 25% - 9 Marginalpris 400 kr./mwh-varme Gaskedel u/eco Næstbilligste produktionsenhed (excl. solvarme) Gaskedel m/eco 10 Betegnelse Gaskedel m/eco Varmeeffekt 2,0 MW Gasmotor Tilgængelighed 100% - Varmepumpe 13 Marginalpris 450 kr./mwh-varme Spidslastenhed 14 Betegnelse Gaskedel u/eco 0 15 Marginalpris 500 kr./mwh-varme Uden VP Med VP Produktionsenhed Varmeproduktionsfordeling / [MWh/år] Varmeeffekt / [MW] Varmeeffekt / [MW] Varighedskurve uden varmepumpe Gaskedel u/eco Gaskedel m/eco Gasmotor Varmepumpe - Varighedskurve med varmepumpe Gaskedel u/eco Gaskedel m/eco Gasmotor Varmepumpe - Varmepumpe 16 Varmekilde afkøles fra 9 C 17 Varmekilde afkøles til 2 C 18 Fjernvarmevand opvarmes fra 35 C Resultater Fuldlasttimer Varmeproduktion Varmefordeling timer/år timer/år MWh/år MWh/år Fjernvarmevand opvarmes til 75 C 20 Lorentz-virkningsgrad 50% - Uden VP Med VP Uden VP Med VP Uden Med 36 COP-varm (årsgennemsnit) 3,34-47 Produktionsenhed VP VP 21 Investering 6,0 mio. 37 Varmepumpens marginalpris 355 kr./mwh-varme ,0% 0,0% kr./mw-varm 22 Varmeeffekt 1,0 MW 38 Varmepumpens fuldlasttimer timer/år Varmepumpe ,0% 37,0% 23 Tilgængelighed 90% - 39 Investering kr. Gasmotor ,1% 22,6% 24 El-pris (incl. afgifter 110,0 øre/kwh-el 40 Driftsomkostninger uden VP kr./år = 442 Gaskedel m/eco ,4% 36,7% m.m.) kr./mwh Drift og vedligehold 25 kr./mwh-varme 41 Driftsomkostninger med VP kr./år = 405 kr./mwh Gaskedel u/eco ,5% 3,7% Pris for varmekilde (købspris) 0 kr./mwh-køl 42 Driftsbesparelse kr./år = 36 kr./mwh I alt ,0% 100,0% 27 Værdi af køling (salgspris) 300 kr./mwh-køl 43 Simpel tilbagebetalingstid 8,2 år 28 Andel af solgt køling 0% - 29 Teknisk levetid 15 år 44 Intern rente 8,6% p.a. 30 Afskrivningsperiode 15 år års kapitalomkostninger kr. = 73 kr./mwh-varme Lånerente 4% års nettobesparelse kr. 49 Varmepumpens varmepris incl. kapitalomkost. 428 kr./mwh-varme Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 4

5 Energistyrelsens rejsehold og pulje Rejsehold Anlægstilskud til 9 varmepumpe-projekter Evaluerings-rapport Rejseholdets erfaringer Beskrivelse af de 9 støttede projekter Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 5

6 Hvad er en varmepumpe? Varmepumpe-systemet El-optag Varme optaget ved lav temperatur El-drevet varmepumpe Varme afgivet ved høj temperatur Varmetab Varmekilde Køleanlæg = Varmepumpe COP varm Varme-produktion / El-forbrug Proportional med T max / ( T max T min ) Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 6

7 Carnot-COP og Lorentz-COP 1 trin: 4,77 Mange trin: 6,67 Varmepumpe Kold side Varm side Varmepumpe 16 Varmekilde afkøles fra 9 C 17 Varmekilde afkøles til 2 C 18 Fjernvarmevand opvarmes fra 35 C 19 Fjernvarmevand opvarmes til 75 C 20 Lorentz-virkningsgrad 50% - 36 COP-varm (årsgennemsnit) 3,34 - Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 7

8 Varmepumpe-COP og System-COP Eksempel i evaluerings-rapporten (afsnit 9.4): Solvarme og varmepumper Varmepumpe-COP = 4,5 System-COP = 2,2 Variabel pris = 463 kr./mwh Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 8

9 Høj temperatur Ønsker til varmekilder Høj tilgængelighed Stor kapacitet (MW) / årlig mængde (MWh) Begrænset investering Begrænsede myndighedskrav Det er svært at få det hele og de lokale muligheder er meget forskellige Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 9

10 Potentielle varmekilder Med høje temperaturer (> T retur ) Røggas Industriel spildvarme Geotermisk varme Med lave temperaturer (< T retur ) Industriel spildvarme & fjernkøling Spildevand Grundvand Overfladevand (å, sø, fjord, hav) Jordvarme Luft Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 10

11 System-integration Så lave temperaturer på varmepumpens varme side som muligt. Eksempel i evaluerings-rapporten (afs ): Normal vs. lavtemperatur-fjernvarme C COP = 3,0 412 kr./mwh C COP = 4,0 330 kr./mwh Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 11

12 El-forsyning Dialog med el-net-selskabet (monopol). Almindelig tilslutning (ca kr./kw el ) eller begrænset netadgang (faktiske omkostninger). El-motorer og frekvens-omformere kan stille ekstra krav til forsyningen. Overvej tilslutnings-niveau (10 eller 0,4 kv). Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 12

13 Udbud af varmepumper Stil krav til varmepumpe-leverandørerne Beskriv alle driftspunkter Lav en kostægte økonomisk model Lav pisk / gulerod for ydelse og effektivitet Overvej om der skal gives pris på en serviceaftale Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 13

14 22 ansøgninger til varmepumpepuljen Højeste værdi Uvægtet gennemsnit Laveste værdi Driftstid [fuldlasttimer/år] COP Investering [kr./mw varme ] ,3 11, ,8 6, ,8 2,3 Røde værdier = Worst case Grønne værdier = Best case Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 14

15 22 ansøgninger til varmepumpepuljen Varmepris / [kr./mwh] Best case Uvægtet Worst case gennemsnit Balancerende naturgaspris / [øre/nm3] Kapitalomkostninger El-omkostninger D&V Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 15

16 Følsomheds-beregninger Varmepris / [kr./mwh] % 8% % Balancerende naturgaspris / [øre/nm3] Kapitalomkostninger El-omkostninger D&V Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 16

17 Links Drejebog, inspirationskatalog, beregningsprogram m.m. Akkumuleret antal varmepumper Akkumuleret varme-effekt / [MW] Antal planlagt Antal idriftsat Varme-effekt Varme-effekt Årstal for idriftsættelse Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 17

18 Tak for opmærksomheden M T Tekniske og økonomiske råd om store varmepumper Kolding, den 29. september 2016 Niels From 18