Anvendelse og evaluering af programmer til driftsoptimering af fjernvarmeledningsnet hos mindre og mellemstore varmeforsyninger

Transkript

1 Projekt nr Titel: Anvendelse og evaluering af programmer til driftsoptimering af fjernvarmeledningsnet hos mindre og mellemstore varmeforsyninger Udført af: AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Oktober 2009 Anvendelse og evaluering af programmer til driftsoptimering af fjernvarmeledningsnet hos mindre og mellemstore varmeforsyninger Løgstør Fjernvarmeværk Aabenraa-Rødekro Fjernvarme

2 Nordre Strandvej 46 DK 8240 Risskov Dansk Fjernvarmes F&U konto Anvendelse og evaluering af programmer til driftsoptimering af fjernvarmeledningsnet hos mindre og mellemstore varmeforsyninger Fuzzy Logic PRESS Projekt nr Oktober 2009 Rasmus Bundegaard Eriksen Telefon Telefax [email protected] CVR nr

3 Indholdsfortegnelse 1 Forord Indledning Projekt idé Deltagere Sammenfatning Konklusion Erfaringer fra projekt (CASES) Muligheder i fremtiden CASE Studies Aabenraa Rødekro Fjernvarme A.m.b.a Næstved Varmeværk A.m.b.a Løgstør Fjernvarmeværk A.m.b.a SK Forsyning A/S Optimeringsprogrammer Vejrprognoser Ledningsregistrering TERMIS TO Fuzzy Optimeringssystem CIRCUIT Electric PRESS Appendiks 9.7 Bilag 1 Installation og udbytte Bilag 2 Vurderingskriterier for de valgte optimerings løsninger Bilag 3 Spørgeskema til værkerne AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 2 af 60

4 1 Forord Nærværende rapport er resultatet af et udviklingsarbejde hos fem selvstændige fjernvarmeselskaber, som ønskede at gøre alvor af temperaturoptimeringen af fjernvarmenettet. De fem værker satte sig for at undersøge mulighederne for udnyttelse af programmer til løbende temperaturoptimering med det formål at reducere energitabet fra fjernvarmeledningsnettet. De fem værker er Aabenraa Fjernvarme A.m.b.a., Næstved Varmeværk A.m.b.a., SK varme A/S (Slagelse) Korsør Forsyning og Løgstør Fjernvarmeværk A.m.b.a. Det er håbet at projektet, som allerede har været præsenteret flere steder på danske og internationale møder, har været med til at udbrede kendskabet til Edb programmerne og de muligheder fjernvarmeværkerne har for optimering af fremløbstemperatur og minimering af ledningstab. Det er således også ønsket, at denne rapport kan være til inspiration for værker, som ønsker at påbegynde et udviklingsarbejde med driftsoptimering af ledningsnettet. Rapporten henvender sig til driftsmedarbejdere og bestyrelser ved mindre og mellemstore fjernvarmeværker, som er interesserede i at opnå større viden om mulighederne for driftsoptimering. I forbindelse med projektet har der været afholdt en række projektmøder og konferencer. Projektmøder i F&U gruppen med invitation til F&U sekretæren hos Dansk Fjernvarme, har været afholdt på følgende datoer: Del resultater af projektet er blevet præsenteret ved indlæg på følgende konferencer: Energitjenesten, Nye systemløsninger for fjernvarmeværker 24. maj 2007 (Århus) Euroheat & Power Congress 19. juni 2007 (København international fjernvarme kongres) Temamøder om driftsoptimering har været afholdt: Suldrup den 13. februar 2008 Århus den 22. april 2008 Århus den 20. maj 2008 Værkbesøg hos eksterne værker: Hørning Fjernvarme vedr.: TERMIS TO Suldrup Varmeværk A.m.b.a. :TERMIS TO Solrød Fjernvarme A.m.b.a.: CIRCUIT Electric Tak for input til følgende eksterne interessenter: Enfor 7 Technologies A/S JPL Proces Optimering ApS ABB DMI STORM Weather Center COWI Dansk Fjernvarme F&U projekt nr Anvendelse og evaluering af programmer til driftsoptimering af fjernvarmeledningsnet hos mindre og mellemstore varmeforsyninger. Rapport: AAEN Rådgivende Ingeniører A/S, Rasmus Bundegaard Eriksen E mail: [email protected] Udført Oktober 2009 AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 3 af 60

5 2 Indledning Gennem de seneste år har der været stigende fokus på specielt varmetabet fra ledningsnettet og EDB programmer til temperaturoptimering i fjernvarmenettet er ved at brede sig i takt med, at værkerne får øjnene op for sparemulighederne. Der stilles pt. krav til landets fjernvarmeværker, naturgas og elselskaber om energispareaktiviteter på 2,95 PJ pr. år. Der arbejdes i skrivende stund på en forøgelse af kravene, så der fra 2010 skal præsteres en energispareindsats på 5,4 PJ pr. år svarende til en forøgelse på 85 % i forhold til Dette betyder, at der fremover skal gøres yderligere tiltag for at nedsætte energiforbruget. Gennem det sidste halve år har Dansk Fjernvarme været i forhandling med Energistyrelsen med ønsket om at andre dele af det samlede energisystem skal være omfattet af aftalen. Der er i skrivende stund endnu ingen konkrete aftaler, men ifølge Dansk Fjernvarme bliver det med stor sandsynlighed muligt at medregne besparelser i ledningsnettene. Aftalen kommer dermed til at sætte yderligere fokus på ledningstabet og de mulige energibesparelser. Der vil blive brug for optimeringsprogrammer til fjernvarmeledningsnet, idet der for mange værker vil være betydelige besparelser at hente på dette område. Det vil ofte være nemmere for værkerne at starte besparelsestiltagene indefra og ikke kun være afhængige af spareaktiviteter hos mange forbrugere. Alle fjernvarmeværker, store som små, forventes at blive omfattet af den nye energispareaftale. 3 Projekt idé Idéen med projektet var at afprøver og evaluerer forskellige programmer til driftsoptimering og evaluere disse projekter efter fælles sammenligningskriterier. Det er gruppens opfattelse, at der bør være nogle varmeværker, der går foran med afprøvning og evaluering af programmerne så erfaringerne publiceres og kan være til gavn for den øvrige branche. Det er ønsket at lave en evaluering af erfaringerne og dermed give andre et grundlag for at træffe beslutning om valg af en løsning, som passer til driften på værket. Formålet med installation af optimeringsprogrammerne var at styre og effektivisere distributionen, så der opnås lavest muligt ledningstab og samtidig spares på produktionsomkostningerne. Resultaterne analyseres og evalueres og danner basis for en evaluering af de enkelte programmer i forhold til ønsket om forskellige metoder og niveauer af styring. Mange store og mellemstore værker se mulighederne ved at installere temperatur optimeringssystemer. Det var derfor ønsket at gå ind i arbejdet med driftsoptimeringsprogrammerne for at drage installations og driftserfaringer med de muligheder og programmer, der er ny for de fleste, også for leverandørerne. Spørgsmålet om valg af program metode belyses gennem en evaluering hos de deltagende værker samt nogle få eksterne værker. Metoderne til reduktion af varmetabet har været genstand for mange diskussioner og har været vanskelige at sammenligne. Fjernvarmeværkernes ledningsnet og forhold er forskellige og komplekse på hver deres punkter og nogle mere end andre. Tesen er at potentialet er til stede for en besparelse på 10 20% af ledningstabet, ved styring af fremløbstemperaturen og dermed en reduktion af energitabet til gavn for forbrugere og samfund. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 4 af 60

6 I nærværende projekt, som er støttet af Dansk Fjernvarmes Forsknings og Udviklingskonto, har vi valgt at undersøge muligheden for reduktion af varmetabet og optimering af ledningsdriften ved implementering af EDB optimeringsprogrammer i driften. De forskellige programmer, der har været overvejet, installeret og teste, er: Der er i projektet blevet installeret 3 forskellige programmer: TERMIS Temperaturoptimering fra firmaet 7 Technologies A/S, (herefter kaldet TERMIS TO) PRESS fra firmaet Enfor (udviklet i samarbejde med DTU) Fuzzy Logic fra JPL Proces Optimering ApS. Temperaturberegningerne og optimeringen kan enten integreres i det eksisterende SRO system eller, som i de valgte løsninger, ved at køre et separat program på en ekstern PC. Alle de anvendte programmer er ren software, der installeres på en separat PC og derfra snakker sammen med SRO anlægget. Yderligere har et program fra CIRCUIT electric været under overvejelse. (CIRCUIT electric vejr kompensering er installeret i hos bla. Solrød Fjernvarme) Programmet er kendetegnet ved at skulle integreres med SRO anlægget direkte. Det viste sig at dette kan give en ansvars og garanti problematik om mellem SRO leverandør og optimeringsprogram udbyderen. Programmet er taget med i evalueringen som eksempel på programmer der styrer direkte i SRO miljøet. I dette projekt er der i højere grad fokuseret på forløbet og erfaringerne ved implementeringen af optimeringsprogrammerne og i mindre grad på beregningen af den økonomiske besparelse hos de deltagende værker, da denne altid vil være genstand for diskussion. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 5 af 60

7 4 Deltagere Rapporten er bygget op omkring 5 cases, én for hvert af de deltagende værker. Det skal gøres klart, at det er forskelligt, hvad der er lagt vægt på i de enkelte cases. Der vil være fokus på projektforløbet og installationserfaringer samt på potentialet for optimering. De 5 deltagende værker er: Aabenraa Fjernvarme A.m.b.a. (ny Aabenraa Rødekro Fjernvarme) Næstved Varmeværk A.m.b.a. SK varme A/S (Slagelse) Korsør Forsyning (er nu fusioneret med SK varme A/S) Løgstør Fjernvarmeværk A.m.b.a. På figur 4 1 er illustreret, hvilket program de 5 værker har fået implementeret. Fuzzy Logic Figur 4 1 Oversigt over projektdeltagerne og de tilhørende valgte optimeringsprogrammer. Yderligere baggrundsmateriale fra projektet kan findes på internetadressen AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 6 af 60

8 5 Sammenfatning Mange af de danske fjernvarmeværker er ved at få øjnene op for potentialet i at reducere ledningstabet i fjernvarmenettet gennem optimering af fremløbstemperaturen. SRO og software leverandørerne har set potentialet og udviklet programmerne det sidste stykke, så de faktisk kan anvendes i den daglige drift på varmeværkerne. Projektet belyser gennem 5 cases nogle af de problemstillinger man kan møde i forbindelse med installation af automatisk temperaturstyring på fjernvarmeværker og søger at give en guide til de programmer, der er på markedet. Mulighederne er mange, lige fra simple programmer som er enkle og gennemskuelige til de mere komplekse programmer, hvor der hentes vejrprognoser data via internettet, og hvor forbrugere og målepunkter er med til at sikre styringen. Af de testede programmer er, TERMIS TO fra 7 Technologies og PRESS fra Enfor de programmer, der ser ud til at kunne levere en driftsfunktionalitet, der ikke findes i de mindre programmer på markedet. TERMIS TO er typisk en investeringsmæssigt lidt dyrere løsning, da der udover selve programmet skal oprettes en ledningsnetmodel i TERMIS. Der skal arbejdes med ledningsregistrering og forbrugerdata, så der skal regnes med en vis installations og indkøringstid på systemet. PRESS kan vælges hvis man ønskes en installationsmæssig mere simpel løsning som samtidig leverer meget sikker beregning af lastprognosen. Programmet kan enten kobles sammen med TERMIS, som det er gjort i SK Forsyning (Slagelse og Korsør) eller det kan stå alene som i Næstved. Erfaringer fra projektdeltagerne er at investering og oplevet udbytte generelt følges ad. Nedenstående evaluering er blevet til på baggrund af kvalitative spørgeskema besvarelser fra de medvirkende værker i projektet. Skema 5 1 viser en evaluering optimeringsprogrammerne. Om den ene eller anden løsning er at fortrække afhænger af værkets ambitioner. Ønsker man bare et program til løbende temperaturoptimering på anlægget, eller vil man også ind og finde årsagerne og arbejde med forbedringer af ledningsnettet. Installationen/projektet: Installation TERMIS TO PRESS Fuzzy Logic Overblik Drift og planlægning Dokumentation Vejledninger support og Og support adgang til data Brugerflade mv. Grafik og Funktioner og Forbrugsprognose operatør kontrol Belastningsprognose genereres ved. Eksterne input eller load forcast med vejrprognose Vejrprognose og historiske data. Ledningsnetmodel JA NEJ NEJ Vejrstation JA JA JA Vejrprognose JA JA NEJ Graddage Tabel 5 1 Skematisk kvalitativ evaluering af funktionalitet i de undersøgte optimeringsprogrammer Antal smiley (0 4) er vejledende og basere på en sammenskrivning af flere parametre og udsagn. Vurderingen er ikke en direkte teknisk sammenligning, da dette ikke er muligt, men en pejling på hvor programmernes styrker skal findes. En nærmere uddybning af vurderingskriterierne findes bagerst i rapporten se skema i bilag 1 og 2 AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 7 af 60

9 6 Konklusion Projektet viser at optimerings programmer generelt giver varmeværkerne en øget viden om ledningsnettet og driften, som kan bruges til at finde de svage punkter og overveje, hvordan de kan forbedres. Det betyder, at der nu arbejdes aktivt med forbedring af driften. Motivationen er som oftest ønsket om en økonomisk besparelse hvilket også i de fleste tilfælde vil kunne opnås. En af de ting, som flere af værkerne nævner, er vigtigheden af at afsætte tid og ressourcer nok til at få optimeringsprogrammet implementeret ordentligt. Det er vigtigt for processen, at såvel bestyrelse som driftsfolk afsætter ressourcer til arbejdet, så det ikke bare bliver en ekstra byrde, med derimod et vigtigt tiltag, som kan forbedre driften og spare penge. Det er vigtigt med et godt samarbejde mellem de ansvarlige for SRO anlægget og de ansvarlige for optimeringsprogrammerne. Det kan være en lang proces at få programmerne implementeret og der skal ofte mange justeringer og tilpasninger til undervejs. Og så skal man være indstillet på at processen ikke afsluttes men netop skal være en fortsat søgen efter optimeringsmuligheder. Der kan sparers meget besvær, hvis samarbejdet er organiseret godt og der er den rette opbakning. Det er ligeledes vigtigt at få defineret, hvilke ydelser de forskellige leverandører har ansvaret for inden projektet påbegyndes. 6.1 Erfaringer fra projekt (CASES) Aabenraa Rødekro Fjernvarme A.m.b.a. har baseret optimeringsprojektet på modelprogrammet TERMIS Temperaturoptimering med en vejrprognose fra STORM. Foreløbige resultater viser, at det er muligt at reducere fremløbstemperaturen med i gennemsnit ca. 8 C fra ca. 77 C til 69 C i testområdet. Driftsoptimeringen er prøvet i det første af fire delområder. Projektet er gået godt og viser at optimeringen også kan være en god mulighed blive klogere på det ledningsnet. Næstved Varmeværk A.m.b.a. har arbejdet aktivt med optimering af ledningsnettet i en årrække men installation af optimeringsprogrammet PRESS har betydet, at reguleringen af fremløbstemperaturen nu sker automatisk. Næstved Varmeværk indgik aftale med ABB om implementering af en PRESS prognosemodel med temperaturstyring. Enfor var underleverandør og stor for det tekniske vedrørende PRESS. Der er som en del af projektet etableret nye målepunkter i ledningsnettet og Næstved Varmeværk har særligt været glade for at have én ansvarlig for projektet, som generelt er forløbet godt. Efter den første tilpasning af PRESS modulet er fremløbstemperaturen sænket ca. 2 3 grader i forhold til 2008 niveau. Løgstør Fjernvarmeværk A.m.b.a. fik i begyndelsen af projektet installeret optimeringsprogrammet Fuzzy Logic Control fra JPL som en del af F&U projektet. I løbet af projektet er Løgstør gået over til TERMIS TO som forventes klar til drift i Hos Løgstør Fjernvarmeværk er det målet at reducere fremløbstemperaturen med 10 C. I projektet er der udviklet nye eksportfacilitet i DFF MAP programmet til TERMIS. Programmet ønskes på sigt også anvendt til styring af nye ledningsforbindelse fra Løgstør Fjernvarme i forbindelse med fusion med hhv. Vindblæs kraftvarme og Ranum Varmeværk. Løgstør Fjernvarmeværk opretter også nye målepunkter i ledningsnettet til støtte for optimeringsprogrammet. SK Varme A/S og Korsør Forsyning A/S blev i forbindelse fusionen enige om et fælles projekt med COWI som leverandør. Der blev lavet modelberegninger, og bygget TERMIS modeller til driftsoptimering. Der er investeret i et lastprognose modul fra PRESS, som genererer lastprognosen ud fra meteorologiske data, der hentes fra det Norske vejrcenter STORM samt SRO data. Programmerne køres som to TERMIS modeller over på den samme server. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 8 af 60

10 Gennem projektforløbet og efter implementering af optimeringsprogrammerne er der sket en række ændringer og forbedringer, som ikke var en del af projektet fra starten. En af de vigtigste ikke målbare forbedringer ved implementering af et optimeringsværktøj i driften, er en mere detaljeret viden om ledningsnettet. Noget så simpelt som en geografisk visning af ledningsnettet giver et godt overblik over forsyningsområdets udformning, og med en ledningsnetmodel kan forskellige driftssituationer analyseres. I forbindelse med projektet skulle de fleste værker have opdateret forbrugerdataene i forbindelse med ledningsregistreringen. Opdatering af forbrugerdata har taget en del tid. På den anden side har projekt med at optimere ledningsdriften været en god anledning til at få det gjort arbejde, som alligevel skal gøres på et tidspunkt. Projektarbejdet viser at der teoretisk set kan spares % af ledningstabet ved at sænke fremløbstemperaturen med ca. 10 C. I dette projekt har flere af værkerne arbejdet aktivt med driftsoptimering også inden projektstarten og det viser sig at de lette besparelser er taget og at der er et antal udfordringer som skal løses i implementeringen. Besparelserne findes typisk i etaper hvor man i første omgang kan se, at der ofte uden problemer kan temperatur sænkes med 3 5 C, men at yderligere nedsættelse af fremløbstemperaturen giver problemer enten med pumpeydelser eller forbrugerinstallationer. Ofte kan der gå nogle måneder, før der findes en løsning, som kan sænke temperaturen yderligere. Programmerne har generelt haft den ønskede virkning og giver en aktiv temperaturstyring på værket. Nu foregår processen automatisk og der frigøres mere tid til at se på mulige forbedringer af driften og ledningsnettet. Erfaringerne i projektet viser ikke overraskende, at der opnås et lidt lavere besparelsesudbytte hos de værker, som allerede havde en aktiv regulering af temperaturen. Men samtidig er alle positive over de nye beregning og reguleringsmuligheder programmerne giver. Alle værkerne i gruppen er således i fortsat gang med at udvide eller forbedre driften med de nyligt installerede optimeringsprogrammer. I forbindelse med projektet har alle værker deltaget i møder og udfyldt evalueringsskemaer, som er forsøgt sammenfattet til et overblik over udbyttet af projektet. Det er håbet, at disse erfaringer i sammenhæng med programbeskrivelserne kan medvirke til at give overblik over muligheder og nødvendigt arbejder i forbindelse med ledningsnet driftsoptimeringsprojekter. Resultatet af de 3 årige projektforløb er, at alle værkerne har fået mange nyttige erfaringer med de muligheder værkerne kan få med programmer til driftsoptimering. Men der er også vanskeligheder forbundet med indførsel af ny teknologi til styring af ledningsnetdriften. Værkerne har alle skullet indpasse projektet i det eksisterede produktionssystem, samt i værkets virkelighed, som for flere af værkerne har budt på fusioneringer med andre værker, ombygning af produktion og nye SRO /PLC systemer. Med temperaturregulering har værkerne generelt opnået besparelser på ledningstabet og opnået et bedre overblik over værkets drift og i særdeles hvordan ledningsnettet bør drives optimalt Udbytte og anbefalinger er forsøgt sammenfattet i skemaer i bilag 1 og 2 AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 9 af 60

11 7 Muligheder i fremtiden Fjernvarmesektoren har siden begyndelsen haft fokus på optimering af fjernvarmeværket og brændslet med ønske om fortsat højere virkningsgrad på motorer og kedler, udnyttelse af røggas og optimering af el og varmeproduktion. De seneste år er der kommet større fokus på optimering af ledningsnettet, hvor der ofte tabes en anselig energimængde. Med de kommende krav til energieffektivisering vil fjernvarmedistribution blive et vigtigt emne i fremtidens fjernvarmedebat. Den sidste del af fjernvarmesystemet, der endnu ikke er optimeret, er forbrugernes installationer. Det er paradoksalt, at det er forbrugerinstallationerne, der sætter standarden for, hvor effektivt fjernvarmesystemet kan blive. Det er derfor nu meget vigtigt, at værkerne får taget hul på optimering af det samlede system inklusiv forbrugerinstallationer. Der er i dag stor variation i alder og effektivitet af forbrugerinstallationerne. De dårligste anlæg sætter standarden for det samlede system, så der er incitament for at gøre en indsats for at få udskiftet de ældste og dårligste anlæg. Hos storforbrugere som skoler og boligforeninger med natsænkning er der også et stort potentiale. I mange tilfælde er det ikke økonomisk fordelagtigt for det samlede system, at morgenspidsen bliver ekstra spids pga. det øgede varmebehov hos storforbrugerne. En mulighed er at varmeværket overtager styringen og overvågningen af storbrugernes installationer. På den måde slipper forbrugerne selv for reguleringen og varmeværket har mulighed for at koordinere varmebehovet hos den enkelte forbruger med det samlede varmebehov i systemet. Endnu en mulighed er akkumulering af varme ude hos storforbrugeren i de sene nattetimer for dermed at opnå en bedre udnyttelse af grundlasten på værket. Man kan forestille sig, at det i fremtiden bliver muligt at beregne, hvad der er mest økonomisk, akkumulering af varme i nettet kontra opstart af spidslastanlæg. I dag har varmeværkerne forpligtiget sig til at levere varme til forbrugerne med en vis temperatur, f.eks. 60 C. Mange steder er der dog ikke noget krav til den temperatur, forbrugeren sender retur til værket. Det er en mulighed at stille krav til forbrugerafkølingen og dermed udnyttelse af varmen, således at systemet effektiviseres. En anden mulighed er at opsætte en effektbegrænser hos forbrugeren. På den måde hjælper man forbrugeren med at holde forbruget nede, og samtidig kan forbrugeren selv være med til at bestemme hvor høj en effekt, der ønskes. Fælles for de ovennævnte muligheder er, at afregningssystemet måske bør justeres for at højne incitamentet til at spare på varmen og at udnytte energien bedre. Helt optimalt vil være, hvis der i det samlede system kan skabes sammenspil mellem produktionsenheder, ledningsnet styring og forbrugerinstallationer. Programmerne til ledningsoptimering er således et vigtigt skridt på vejen mod det optimerede produktions og distributionssystem til fremtidens fjernvarme. Det er derfor også af stor betydning af så mange værker som muligt får startet processen og at man vælger det rigtige sted at starte. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 10 af 60

12 8 CASE Studies 8.1 Aabenraa Rødekro Fjernvarme A.m.b.a Aabenraa Rødekro Fjernvarme a.m.b.a. har taget hul på driftsoptimeringen af ledningsnettet og har nu etableret både fjernaflæsning og optimal fremløbstemperatur i det første af fire delområder, nærmere betegnet den sydlige bydel ved Stubbæk. Projektet omfatter udover 100 % fjernaflæsning også en online vejrprognose fra STORM samt temperaturstyring med modelprogrammet TERMIS TO. Foreløbige resultater viser at det er muligt, at reducere fremløbstemperaturen med i gennemsnit ca. 8 C fra ca. 77 C til 69 C. Dermed kan varmetabet reduceres væsentligt Baggrund Aabenraa Fjernvarme startede for over 50 år siden med få private medlemmer sammen med Aabenraa Kommune. I foråret 2008 fusionerede Aabenraa Fjernvarme og Rødekro Fjernvarme under navnet Aabenraa Rødekro Fjernvarme a.m.b.a. og har i dag mere end 7500 forbrugere. Den årlige varmeproduktion er på omkring MWh, hvoraf de MWh er tab i gadeledningerne svarende til et varmetab på 23 %. Mere end 90 % af varmeleverancen produceres på det kul og halmfyrede kraftvarmeværk Enstedværket. Varmen til Aabenraa transporteres via transmissionsledninger frem til 5 kedel og vekslercentraler samt 1 vekslerstation. Alle spidslast kedelcentraler fyrer med olie/bioolie og fungerer også som reservelastcentraler. Distributionsnettet er opdelt i fire adskilte ledningsnet. Ledningsnettet udgør ca. 180 km hovedledning og ca. 84 km stikledning og består af både betonkanaler og præisolerede rørledninger Forløbet Aabenraa havde allerede en vejrkompensering indbygget i SRO anlægget fra ABB. Anlægget kunne indstilles til at kompensere for udetemperatur, men kom ofte lidt for sent med reguleringen. I Aabenraa er en vigtig parameter at undgå opstat af spidslastkedlerne, så man ønskede en mere logisk og detaljeret styring. Den daværende direktør i Aabenraa fjernvarme Ole Bang var interesseret i at videreudvikle den eksisterende vejrkompensering på varmeværket. Den eksisterende styring (vejr kompensering) byggede på en lokal vejrstation, som udelukkende målte udetemperaturen. Problemet med den eksisterende styring var, at den havde tendens til at komme bagud på visse tidspunkter af døgnet. Fx i forbindelse med det store varmebehov om morgenen, eller når det blev lunt om eftermiddagen og der så pludselig var et øget varmebehov sidst på eftermiddagen. Tilsvarende kørte den temperaturen op sidst på aftenen, hvilket resulterede i en for høj temperatur i nattetimerne De blandede erfaringer med vejrstyring skyldtes ydermere store forskelle i temperatur og solindfald i de forskellige byområder. Til at begynde med var det planen at installere optimeringsløsningen fra CIRCUIT electric. CIRCUIT electric måler udetemperatur, vindstyrke, vindretning og solindfald. Målet var, at medarbejderne fik bedre mulighed for selv at bestemme de parametre, som vejkompenseringen styrede efter. Softwaren fra CIRCUIT electric kunne kun installeres på SRO anlægget og skulle integreres med det eksisterende SRO AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 11 af 60

13 fra ABB. Det ville ifølge ABB, der er ansvarlige for SRO anlægget, give problemer i forbindelse med opdatering osv. Da der ikke kunne opnås enighed om ansvarsfordelingen blev enden, at Aabenraa Fjernvarme kontaktede 7T for at høre om muligheden for at få TERMIS TO installeret til optimering. Der blev indgået en aftale om, at 7T skulle lave modellen og implementere den på et mindre område (Stubbæk). Aabenraa Rødekro Fjernvarme udvalgte forsyningsområdet Stubbæk ca. 4 km syd for Aabenraa by, der udgør 7 % af den samlede forsyning, til driftsoptimeringsprojektet. Stubbæk er et selvstændigt forsyningsområde med egen central og forsyning, og der var fra projektets start fjernaflæsning på samtlige forbrugere. Området består af en skole, sportshal, en større virksomhed og parcelhuse Optimering Første skridt var at få ledningstegningerne for Stubbæk digitaliseret i tegneprogrammet AutoCad. Til den egentlige ledningsregistrering (specifikation af årstal, rørdimensioner, materiale osv.), der skal anvendes som beregningsmodel, blev Map fra Dansk Fjernvarme indkøbt og benyttet. Modellen blev bygget og sat i drift i august På samme tid fik værket nyt SRO anlæg (ABB Version 800XA). Programmet skulle installeres som blackboks model og optimere temperaturen i ledningsnettet på baggrund af vejrprognoser fra Vejr2. Valget faldt på Vejr2, da de kunne give data om udetemperatur og vind på timebasis. Siden er firmaet gået konkurs og er blevet overtaget af norske Storm, hvilket resulterede i en periode for Aabenraa Rødekro Fjernvarme uden vejrprognoser. Der blev desuden etableret en række målepunkter i området. Programmet fungerede ikke som blackboks model til at starte med, hvilket krævede en del telefonisk support fra 7T. Styring og kommunikation til Stubbæk området skulle også færdiggøres, hvilket medførte, at den endelige styring til at starte med ikke fungerede helt efter hensigten. Forsyningsområdet inkl. Stubbæk hvor forsøget med temperaturstyring er udført er vist på figur Figur Forsyningsområdet for Aabenraa Rødekro Fjernvarme. (Stubbæk området), AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 12 af 60

14 8.1.4 Status Efter en turbulent periode hvor Aabenraa Fjernvarme blev fusioneret med Rødekro Fjernvarme og hvor der også skete udskiftning på direktørposten, blev der igen kigget på optimeringsmodellen i Stubbæk. Aabenraa Fjernvarme og 7T gjorden en ekstra indsats og fik nu modellen og optimeringen til at køre, som den skulle. Der var dog stadig lidt vanskeligheder med at få modellen til at arbejde rigtigt i forhold til pumpe max. Centralen i Stubbæk kan maximalt levere 120 m 3 /h. Hvis temperaturen blev meget lav, ville dette kunne give forsyningsproblemer dvs. problemer med at holde trykket og levere den nødvendige vandmængde. For ikke at få for store temperaturudsving er modellen begrænset til at regulere med en ændring af temperaturen på højest 2 grader pr. time. 7T har lavet et nyt pumpescript, som dog tillader, at temperaturen ændres med 4 grader pr. time i de sidste 10 % af flowintervallet. Det betyder, at pumpescriptet overtager styringen i intervallet 72 m 3 /h til 80 m 3 /h. Det kan i fremtiden vise sig problematisk, at det maksimale flow er 80 m 3 /h, da temperaturen stiger, hvis flowet ikke kan overstige denne værdi. Det kan afhjælpes ved at finde et nyt højere optimalt flow. PLC erne er programmeret, så temperaturen ikke kan komme over 90 C i fremløbet. Under den efterfølgende test og driftsfase har det være muligt at komme helt ned på 64 C i fremløbet, men det viste sig her, at hvis temperaturen blev sat for langt ned, så begyndte returtemperaturen at stige voldsomt og der opstod problemer med støj fra installationerne. Figur viser et plot af fremløbstemperaturen i hele Stubbæk området hvor det fremgår, at temperaturen i yderområderne kan holdes på ca. 60 C ved en fremløbstemperatur på 66 C Figur TERMIS modellen for Stubbæk visende fremløbstemperaturen i ledningsnettet. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 13 af 60

15 Frede Barsballe fra Aabenraa Rødekro Fjernvarme, der har været med i hele projektet, lægger vægt på, at udover en optimal regulering af fremløbstemperaturen har ledningsnetmodellen i TERMIS bidraget med et bedre overblik over nettet i form af oplysninger om tryk og temperatur samt mulighed for at afprøve forskellige løsningsmodeller. Vi kan nu se og beregne konsekvenserne i ledningsnettet og for de berørte forbrugere ved fx udskiftning af ledninger til en anden dimension, udvidelse af ledningsnettet samt afspærring i dele af nettet i forbindelse med reparationsarbejde. Det er ligeledes blevet muligt at lokalisere de kritiske punkter, hvilket giver medarbejderne en større fortrolighed med nettet og en tryghed, når der skal laves ændringer. Dette betyder alt i alt en mere effektiv drift og en større tilfredshed hos forbrugerne. På figur er vist et plot af modelstyringen for Stubbæk. Modellens gule kasser markerer enten en kritisk knude hvor en fastsat temperatur minimum skal overholdes, eller det kan være knuder, hvor der erfaringsmæssigt kan blive problemer med tryk eller temperatur. Knuderne viser de beregnede aktuelle fremløbstemperaturer i udvalgte knudepunkter. Figur Plot af modelstyringen i TERMIS modellen for Stubbæk. Driftsoptimeringen har vist et stort potentiale for besparelse i sommerperioden, hvor temperaturen kan sænkes betydeligt, uden der sker en forringelse for forbrugerne. Siden optimeringen er kommet ordentlig op at køre, har der været meget små problemer i Stubbæk. Det kører i det daglige uden det store arbejde. Det har desuden vist sig, at TERMIS modellen er meget præcis. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 14 af 60

16 Ved tjek med efterfølgende målinger har det vist sig, at temperaturen beregnet i modellen kun afviger 0,5 1,0 C fra tilsvarende målinger i nettet Resultater Det har for Aabenraa Rødekro Fjernvarme været muligt via TERMISTO at gennemføre en væsentlig nedsættelse af fremløbstemperaturen i Stubbæk området. Den gennemsnitlige fremløbstemperatur er således blevet reduceret med 8 C i perioden fra 2005 til I 2005 ved projektets start var fremløbstemperaturen 77 C, hvorfra den gradvist er sænket til det nuværende niveau på 69 C. Til gengæld er den gennemsnitlige returtemperatur steget fra 41 C i 2005 til 43 C i Det ses tydeligt på figur 8 1.4, at TERMIS modellen blev implementeret i august 2007, hvor der sker et stort fald i temperaturen. I en periode i efteråret 2007 blev der kørt med en temperatur på 64 C, men det viste sig hurtigt, at det medførte en væsentlig stigning i returtemperaturen jf. figur Ligeledes kan det ses, at TERMIS modellen ikke har kørt optimalt i efteråret Der forsvandt nogle IPadresser i forbindelse med udskiftning af telefonsystemet på varmeværket, og derfor har fremløbstemperaturen i den periode været unødig høj. På trods af en lidt højere returtemperatur er middeltemperaturen faldet med 3 C fra 59 C i 2005 til 56 C i Middeltemperaturen fremgår af figur På figur ses stigningen i flowet som konsekvens af den lavere fremløbstemperatur. Som skrevet tidligere er det optimale maksimale flow pt. indstillet til 80 m 3 /h, hvilket også stemmer overens med de faktisk målte driftsdata. 80,00 78,00 Fremløbstemperatur 76,00 Temperatur 74,00 72,00 70,00 68,00 66, ,00 62,00 Januar Februar Marts April Maj Juni Tid Juli August September Oktober November December Figur Fremløbstemperatur i perioden januar 2005 juni 2009 (Stubbæk). AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 15 af 60

17 50,00 48,00 Returtemperatur Temperatur 46,00 44,00 42,00 40, ,00 36,00 Januar Februar Marts April Maj Juni Tid Juli August September Oktober November December Figur Gennemsnitlig returtemperatur pr. måned i perioden januar 2005 juni 2009 (Stubbæk). Middeltemperatur 64,00 62,00 Temperatur 60,00 58,00 56,00 54, ,00 50,00 Januar Februar Marts April Maj Juni Tid Juli August September Oktober November December Figur Gennemsnitlig middeltemperatur pr. måned i perioden januar 2005 juni 2009 (Stubbæk). AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 16 af 60

18 80,00 70,00 Flow Flow (m3/h) 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10, ,00 Januar Februar Marts April Maj Juni Juli August September Oktober November December Tid Figur Gennemsnitligt flow pr. måned i perioden januar 2005 juni 2009.(Stubbæk) Fremtiden TERMIS modellen i Stubbæk skal ses som et test område hvor man Aabenraa Fjernvarme samlede erfaringer med temperaturstyring og med TERMIS TO. Planen og håbet er, at temperaturoptimeringen fremover udvides til at omfatte hele forsyningsområdet. Det næste område, der forventes inddraget i temperaturoptimeringen, er forsyningsområdet Høje Kolstrup. Det forventes, at arbejdet med at få de resterende områder implementeret i modellen vil gå noget hurtigere, idet Aabenraa Rødekro Fjernvarme nu har gode erfaringer at tage med fra Stubbæk Evaluering af forløbet og programmet Der har hele vejen igennem projektet været et godt samarbejde med 7T og ABB om overførsel af data mellem systemerne. Ved rettelser og tilpasninger i model eller SRO anlæg har supporten fundet sted hurtigt og effektivt. Opbygning og implementering samt kalibrering af modellen foregik uden de store problemer og det har ikke været noget problem at finde ressourcerne da ledelsen har bakket op om projektet. Indkøringsfasen trak dog lidt ud, da der fra værkets side ikke blev afsat tid og ressourcer nok. En vigtig konklusion fra Aabenraa Rødekro Fjernvarmes side er, at der netop skal afsættes ressourcer nok til sådan et projekt, for det er ikke gjort med at modellen er lavet og sat i drift. Der skal arbejdes med den for at få det ønskede resultat. Gevinsten kommer ikke medmindre alle involverede engagerer sig i projektet, det være sig bestyrelse, driftsfolk m.fl. og der afsættes midler til at få projektet op at køre. Der blev fra 7T s side afholdt et lærerigt kursus for Aabenraa Rødekro Fjernvarmeværk i opbygning i TERMIS. Som med så mange andre ting er det vigtigt, at programmet bruges jævnligt. Ifølge Frede Barsballe, der har været ansvarlige for det praktiske med TERMIS modellen, kan det være problematisk for mindre værker, at få implementeret et optimeringsmodul, idet der skal afses en vis mængde tid. Derimod kan det være en god mulighed for de mellemstore værker, som derved også bliver klogere på det ledningsnet, man arbejder med. En anden mulighed kunne være, at større værker overtager driften eller tilbyder en service til optimering af produktion og drift til andre mindre værker i området. På den måde kan fjernvarmen generelt gøres mere effektiv og de større værker få mulighed for at have én person ansat, som har specialiseret sig i driftsoptimeringsarbejdet. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 17 af 60

19 8.2 Næstved Varmeværk A.m.b.a Baggrund Næstved Varmeværk a.m.b.a. blev stiftet i 1965 og har gennem tiden vokset sig større og større til i dag at forsyne forbrugere. Forsyningsområdet udgøres af 82 km hovedledning og 58 km stikledning og er opdelt i 4 særskilte områder: Lille Næstved, Ejlersvej, Parkvej og Indre by og er vist på figur Ejlersvej Varmeværket modtager størstedelen (96 %) af den samlede varme fra det fælleskommunale kraftvarmeanlæg I/S FASAN. Lille Næstved Indre by Hovedparten af varmen er baseret på overskudsvarme fra affaldsforbrænding og den resterende del produceres på naturgas. Spids og reservelast producers på 5 centraler, der ligger fordelt i forsyningsområdet. Den samlede installerede effekt er på 100 MW. Parkvej Varmeproduktion er MWh. Heraf ender ca MWh, svarende til 19 %, som varmetab i ledningsnettet. Figur Det eksisterende forsyningsområde for Næstved Varmeværk samt mulige fremtidige udvidelsesområder Ledningstabet i Næstved er sammenlignet med mange andre værker forholdsvist lavt, men med en relativ høj varmeproduktionspris bliver omkostningerne ved varmetabet alligevel på op mod 20 mio. kr. om året. Der er således et væsentligt økonomisk incitament for at optimere fremløbstemperaturen og dermed mindske varmetabet. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 18 af 60

20 Næstved Varmeværk har arbejdet aktivt med optimering af ledningsnettet i en årrække. Der er løbende blevet arbejdet på forbedring af driften og fremløbstemperaturen fra værket og Næstved Varmeværk har samtidig på et tidligt tidspunkt opbygget en ledningsnetmodel i TERMIS. En væsentlig parameter i driften hos Næstved Varmeværk er en pålidelig prognose for varmeforbruget. Fjernvarmeproduktionen i Næstved er meget afhængig af samspillet med byens affaldsforbrændingsanlæg, og en væsentlig økonomisk parameter er muligheden for maksimal udnyttelse af affaldsvarmen. Driftsoptimeringen af ledningsnettet er blevet har således været taget seriøst i en årrække og har været prioriteret høj i driften det var ikke næppe muligt at sænke fremløbstemperaturen yderligere med den eksisterende manuelle regulering prognose og regulering. Installation af optimeringsprogrammet PRESS har det betydet, at reguleringen af fremløbstemperaturen nu sker automatisk. Ved at etablere optimeringsprogrammet PRESS, der sørger for prognosebaseret temperaturstyring, har Næstved Varmeværk opnået en reduktion af ledningstabet og samtidig optimeret udnyttelsen af affaldsvarmen fra byen affaldsforbrændingsanlæg Forløbet Næstved Varmeværk har gennem de seneste 7 8 år arbejdet på at optimere driften af ledningsnettet ved at benytte modelberegninger af ledningsnettet i TERMIS. Der var således allerede inden projektets start en velfungerende TERMIS model og regulering via SRO anlægget som kunne sikre driften, blandt andet ved akkumulering af varme i ledningsnettet til kompensering for morgenspidsen i de tidlige morgentimer. I 2002 påbegyndte Næstved Varmeværk i samarbejde med 7 Technologies A/S (7T) og AAEN Rådgivende Ingeniører A/S, projektet Besparelser gennem optimering af driftsforhold på fjernvarmenet. Projektets mål var at belyse og dokumentere mulighederne for, gennem optimering af tryk og fremløbstemperatur i fjernvarmenettet, at kunne sikre de enkelte forbrugere en ensartet varmekomfort, samtidig med at ledningstabet blev reduceret. Næstved Varmeværk installerede optimeringsprogrammet TERMIS fra 7T, hvori der blev opbygget en computerbaseret simuleringsmodel. Ved projektets start i sommeren 2005 anvendtes modellen som offline model uden direkte kontakt til værkets SRO system. I forbindelse med projektet blev TERMIS modellen justeret og kalibreret. En opdatering og gennemtestning af TERMIS modellen tog ca. 1 år. Næstved Varmeværk ønskede som en del af optimeringen at kunne generere en mere sikker belastningsprognose, som skulle indberettes til deres varmeleverandør affaldsforbrændingen I/S FASAN. Valget af PRESS fra firmaet Enfor var således begrundet i ønsket om en sikker prognose for varmeforbruget som input til produktionsstyringen. Næstved Varmeværk stod samtidig over for en væsentlig opdatering og omlægning af hoveddatabasen og en udskiftning/opdatering af SRO anlægget fra ABB. Der blev i projektet indgået en aftale mellem Næstved Varmeværk og ABB om implementering af en PRESS prognosemodel med temperaturstyring. ABB blev ansvarlig for projektet, mens Enfor fungerede som underleverandør af PRESS programmet. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 19 af 60

21 Figur viser den skematiske opbygning af optimering og prognoseinstallationen i Næstved. PRESS systemet modtager input fra SRO serveren samt fra DMI og genererer derefter en prognose for den forventede produktion til kraftvarmeværket samt et setpunkt til fremløbstemperaturen. Med til PRESS prognosesystemet hører også et optimeringsmodul som Næstved Varmeværk satte i drift sammen med det nye SRO system fra ABB. Programmerne arbejder sammen om at optimere fremløbstemperaturen på baggrund af metrologiske data fra DMI Figur Skematisk oversigt over PRESS installationen i Næstved. Beregningsmodulet i PRESS har til formål at sikre en optimal produktion og temperatur under de givne forhold. Driftsomkostningerne opdeles i drifts og varme produktionsomkostninger. PRESS arbejder med en løbende balanceberegning som i et closed loop så beregningerne gentages til der er fundet et optimum. Ledningsnettet i Næstved består af fire oprindeligt selvstændige varmeværker, som er blevet slået sammen og forbundet. Ledningsnettet bærer derfor stadig et væsentligt præg af denne sektoropdeling. Udfordringen for Næstved Varmeværk lå således i at få reguleret de fire områder, hvoraf ét er centralt og forsyner fjernvarme ud til de tre øvrige. For at få optimeret områderne sammen var det nødvendigt at udviklet fire PRESS modeller, én til hvert forsyningsområde. De fire modellen er knyttet sammen så de til sammen beregner den optimale drift i den givne situation. PRESS optimerer fremløbstemperaturen ud fra målepunkter i alle områderne samt fra vejrdata indhentet fra DMI. Det har således krævet en videreudvikling af PRESS programmet for at få det til at fungere optimalt sammen med SRO anlægget i Næstved. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 20 af 60

22 I forbindelse med installationen er der samtidig blevet installeret en række nye målepunkter i Næstved Varmeværks ledningsnet. I forbindelse med projektet har varmeværket selv udviklet en færdig løsning til et målepunkt, som kan aflæse tryk og temperatur og transmittere dette til værket via GSM nettet. På billede 1 og 2 ses konstruktionen af et målepunkt. Der er installeret ca. 5 målepunkter med datakommunikation så data sendes via GPRS til varmeværket. Målepunkterne sikrer at PRESS er opdateret og har data om den øjeblikkelige situation i ledningsnettet og særligt i yderområderne. Billede 1: Konstruktion af målepunkt. Billede 2: Konstruktion af målepunkt I november 2007 blev PRESS modellerne implementeret. Der har været en forholdsvis lang indkøringsperiode, da der skulle laves mange tilpasninger og grænseværdierne for forskellige parametre (flow, tryk og temperatur) skulle afprøves og justeres. Ved at installere PRESS har det været muligt at automatisere den aktive regulering, herunder den varmeakkumulering i ledningsnettet, som gør det muligt at reducere antallet af opstarter af spidslastcentraler. Optimeringsværktøjet skulle således være i stand til at optimere hele systemet inklusiv byens 4 sammenkoblede forbrugszoner. Den tekniske løsning består således af 4 PRESS installationer én for hvert af de 3 underområder (Lille Næstved, Ejlersvejområdet og Parkvej) samt en for centralområdet (byen). Temperaturkrav fra de 3 underområder afledt af hydrauliske begrænsninger og temperaturkrav hos forbrugerne overføres til centralområdet som 3 netpunktstemperaturkrav. PRESS har ikke tidligere været anvendt på så komplekst et ledningsnet som i Næstved, hvor 4 områder er i sammenhæng. Det er lykkes at udvikle 4 PRESS modeller, som er blevet integreret til en model. På Figur er opdelingen af de 4 modeller vist. Prognosen i PRESS beregnes på baggrund af en online vejrprognose fra DMI samt tidligere opsamlede data i PRESS. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 21 af 60

23 PRESS 3 PRESS 2 PRESS 1 PRESS 4 Figur Næstveds Varmeværks ledningsnet. Farverne illustrerer opdelingen af de 4 forsyningsområder og tilhørende separate PRESS modeller. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 22 af 60

24 8.2.3 Status Fra foråret 2009 har der været en tydelig forbedring at spore i fremløbstemperaturen, da den har ligget lavere end året før. PRESS sørger ligeledes for, at morgenspidsen bliver imødegået, ved at der sker en varmeakkumulering i nettet. Spidsen er blevet mere spids end under den tidligere manuelt indstillede styring og starter fra et lavere niveau. Varmeakkumuleringen kan dog optimeres yderligere, da PRESS gerne skulle hæve temperaturen tidligere om morgenen, end den gør nu. Generelt er det svært at sige, om der kan ske flere forbedringer, for at styringen i Næstved kan betegnes som optimal. Mange parametre spiller ind, som endnu ikke tages i betragtning i PRESS; produktionsomkostninger, returtemperatur og nedre grænseværdier for fx flow. Programmet kan ikke betragtes som fuldt implementeret, før der kan ses en effekt i alle værkets forsyningsområder Resultater I et system så komplekst som Næstveds er det svært at sammenligne data fra år til år, da der er mange forskellige faktorer, der spiller ind. Er der blevet produceret varme på spids og reservelastkedlerne, og hvor meget? Har styringen med alle fire TERMIS modeller fungeret? Disse ting taget i betragtning er der ikke fokuseret så meget på konkrete resultater, der viser en nedsættelse af fremløbstemperaturen, men mere en diskussion af forløb og resultater generelt set. I starten af 2009 var modellen oppe at køre. Som det ses af Figur 8 2.4, var optimeringen langt fra optimal fra starten af, men nu ser det ud til at PRESS modulet er blevet tilpasset, således at fremløbstemperaturen er blevet sænket ca. 2 grader i forhold til Åderupvej, fremløbstemperatur 92,00 90,00 88,00 86,00 Grader 84,00 82,00 80,00 78,00 76,00 74, Januar Februar Marts Tid April Maj Figur Fremløbstemperaturen for centralområdet Åderupvej januar maj 2008 og AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 23 af 60

25 Fremløbstemperaturen i centralområdet er nød til at være højere end i de 3 yderområder da der veksles direkte over. Mindste temperaturen er derfor ca C. Det skyldes, at Åderupvej forsyner de 3 yderområder i byen og dermed er afhængig af den højeste temperatur. Fremløbstemperaturen fra værket er dog via PRESS blevet sænket med ca. 2 C i foråret 2009 sammenlignet med samme periode sidste år. I april var den gennemsnitlig reduktion 3 C i Næstveds centralområde Åderupvej, hvilket ses af Figur Åderupvej, fremløbstemperatur april 85,00 84,00 83,00 Temperatur 82,00 81,00 80, ,00 78,00 77, Tid Figur Fremløbstemperatur for centralområdet Åderupvej i april 2008 og Tidligere blev styringen klaret manuelt. På figur ses tydeligt, at den gamle styring stort set var ens hver dag, mens styringen nu er afhængig af udetemperaturen og varmebehovet hos forbrugerne. Temperatur 86,0 85,0 84,0 83,0 82,0 81,0 80,0 79,0 78,0 77,0 76,0 75, : :00 Åderupvej, fremløbstemperatur april : : : : : : : : : : :00 Tid : : : : : : :00 Figur Fremløbstemperaturen for centralområdet Åderupvej april 2008 og AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 24 af 60

26 Test af forskellige driftssituationer viser at man med en reduceret temperatur ofte ser en øget returtemperatur. Dog vil den samlede gennemsnitlige temperatur i ledningerne stadig være lavere end udgangspunktet, og dermed er der påvist en besparelse. Data for udviklingen i returtemperatur, som det ses af figur 8 2.7, viser at der er sket en lille forværring på ca. 1 grad hvilket ikke er ønskeligt, da retur temperaturen i forvejen er i den lidt høje ende. Åderupvej, returtemperatur 53,00 52,00 51,00 Grader 50,00 49,00 48,00 47,00 46, ,00 Januar Februar Marts Tid April Maj Figur Returtemperaturen for centralområdet Åderupvej januar maj 2008 og Det viste sig ved en nærmere undersøgelse, at det nogle enkelte forbrugere eller boligområder som sætter begrænsningen ved, at de har en meget dårlig afkøling ved lavere fremløbstemperatur Fremtiden Næstved Varmeværk har fjernaflæsning på de fleste af værkets forbrugere og Næstved Varmeværk fortsætter opsætningen af målere i fremtiden, så samtlige forbrugere bliver fjernaflæst. Det giver mulighed for helt præcist at få klarlagt varmetabet i ledningsnettet, idet varmeproduktionen på anlæggene og varmesalget til forbrugerne kan aflæses på præcis samme tidspunkt måned for måned. Et ønske for fremtiden er, at det på et tidspunkt kan lade sig gøre at få implementeret produktionsomkostninger, returtemperatur, nedre grænseværdier for flow samt oplysningerne fra de fjernaflæste forbrugere i PRESS modellen. Derved vil det blive muligt at få et sammenspil med TERMISmodellen som værket også har fået opdateret i løbet af projektet. TERMIS modellen skal gerne sluttes til som en real time model. Det vil sammen med PRESS og værkets målepunkter give et meget præcist billede af den aktuelle situation i ledningsnettet Evaluering af forløbet og programmerne Forløbet har været længere end først planlagt. Det skyldes, at Næstved Varmeværk fik nyt SRO anlæg undervejs. Det var en fordel i og med, at der blev ryddet op i målepunkter mm., men samtidigt var det en meget stor mundfuld at udskiftningen af SRO anlægget foregik samtidig med opbygningen af PRESSmodellen. Da PRESS modellen ikke tidligere havde været anvendt på så komplekst et ledningsnet som Næstveds, betød det, at Næstved Værket kom til at agere prøveklud for udviklingen af de 4 modeller som skulle AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 25 af 60

27 specialudvikles. Fra starten af var der ingen, der vidste, hvordan resultatet ville ende med at se ud. På trods af det har modellen fungeret fint fra starten. Der har ikke været nogle katastrofer i form af store udsving i temperatur og flow. Aftalen blev indgået med ABB som ansvarlig for projektet og Enfor som underleverandør og har fungeret uden problemer. Samarbejdet mellem Enfor og ABB har også fungeret godt gennem hele forløbet. Næstved Varmeværk vil også i fremtiden fortsætte samarbejdet med Enfor, idet der højst sandsynlig skal ske flere tilpasninger i systemet hen ad vejen Eneste kritik er af programmets grafiske præsentation og brugerflade. Driftspersonalet hos Næstved Varmeværk efterspørger en mere overskuelig og brugervenlig brugerflade i PRESS modellen. Den har i dag en lidt simpel grafik set i forhold til nutidens Windows lignende programmer. Efter at PRESS blev implementeret, reguleres styringen time for time. Reguleringen sker i modsætningen til tidligere helt automatisk og Personalet på varmeværket skal nu kun sikre bare sikre sig at indstillinger og produktionsgrænser overholdes. Figur Elementer i PRESS Vision Næstved Varmeværk har en vision om at lave et optimeringssystem som ikke kun begrænses til ledningsnettet. Ledningsnet og produktion fra alle mulige varmekilder eller produktionsenheder bør samles i et og samme program, som indeholder alle variable. Ved at samle alle input vil det være muligt at optimere produktion og drift som et hele. PRESS og ledningsnet optimeringen er således kun en af byggestenene i fremtidens fjernvarme styringssystem. Et udbygget system bør kunne konfigureres kunne tager hensyn til både miljø og økonomi samt alle de miljø og energiafgifter, der i fremtiden vil blive en væsentlig del af produktionsomkostningen. Et eksempel på hvordan flere ting i systemet skal integreres er illustreret på figur Figur Principdiagram Vision for produktionsoptimering i Næstved. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 26 af 60

28 8.3 Løgstør Fjernvarmeværk A.m.b.a. Løgstør Fjernvarmeværk har i forbindelse med en større ombygning og renovering af såvel varmeværk som pumper og styresystem iværksat en række tiltag, som skal danne grundlag for en forbedret drift af ledningsnet og produktion. I forbindelse med en større ombygning er der nu kommet helt nye pumper og ny styring og alle forbrugerne har fået nye målere med mulighed for fjernaflæsning. Det blev samtidig besluttet at påbegynde arbejdet med ledningsoptimering og efter en gennemregning af ledningsnettet i DFF MAP, blev det besluttet at lave en række tiltag, som skal forbedre driften. Driftsoptimeringen har i første omgang omfattet arbejde med forbedring af ledningsnetdriften. Der er bl.a. blevet arbejdet med ledningsnetanalyser, aflukning af ringledninger og genetablering af en gammel boosterpumpestation i byen som nu er moderniseret og anvendes til at løfte trykket op retursiden i ledningsnettet. Pumpen afhjælper problemer med trykket som følge af de store højdeforskelle i byen. I forbindelse med F&U projektet besluttede Løgstør Fjernvarme at afprøve Fuzzy Logic fra JPL. I første omgang blev der installeret en PC med optimeringsmodulet Fuzzy Logic samt opsat de nødvendige vejrstationsmålinger. Efter et år med Fuzzy Logic blev programmet evalueret. Det viste sig at programmet ikke havde den ønskede effekt. De gamle pumper var en begrænsning da de ikke kunne levere det nødvendige tryk i maks. last situationerne. Og dermed var de også en begrænsning i forhold til en nedsættelse af den lidt høje fremløbstemperatur. Men samtidig virkede Fuzzy Logic ikke overbevisende hverken på brugerfladen med hensyn til data udtræk eller i forhold til dokumentation. Løgstør Fjernvarme gik derfor i gang med at undersøge ledningsnettet og styringen og har nu lagt en plan for etablering af målepunkter og styring af driften. Ledningsnettet og produktionen er i mellemtiden blevet væsentligt udvidet med transmissionsledninger til et par af de nærliggende byer, samt et nyt fjernkølingsanlæg. Løgstør Varmeværk valgte samtidig at opgive optimeringsmodulet Fuzzy Logic og satser nu i stedet på TERMIS TO og den nye Operation brugerflade, som forventes at give væsentlig bedre overblik og en bedre styring af fremløbstemperaturen ud fra en vejrprognose. Model og styring er underopbygning og forventes idriftsat i begyndelsen af år Løgstør Fjernvarme Baggrund Løgstør Fjernvarmeværk blev stiftet i juni 1956 og er et anpartsselskab med begrænset ansvar (A.m.b.a.) og beskæftiger i dag 7 medarbejdere. Varmeværket har en årlig varmeproduktion på ca MWh, hvoraf de ca MWh, svarende til 24 % forsvinder som ledningstab. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 27 af 60

29 Værket har udvidet forsyningsområdet til også at dække de to mindre byer Ranum og Vindblæs, hvilket har ført til samlet forbrugere. Ved projektets start i 2005 var der fjernaflæsning på 400 ud af de dengang 1700 forbrugere. Der planlægges fjernaflæsning af samtlige forbrugere. Som noget nyt har værket også installeret en varmedrevet absorptionsvarmepumpe, som skal levere fjernkøling til en af byens virksomheder. Varmen i Løgstør bliver hovedsageligt produceret på de CO2 neutrale brændsler halm og træpiller. Som spids og reservelast står 2 gasmotorer samt en gaskedel på standby. Ledningsnettet udgøres af ca. 30 km hovedledning, som hovedsageligt består af præisolerede stålrør. Herudover ca. 27 km stikledning Forløbet Ledningsnettet hos Løgstør Fjernvarmeværk var blevet digitaliseret kort inden projektet begyndte, og der var ved at blive oprettet en beregningsmodel i Dansk Fjernvarmes MAP program. Med MAP programmet kan man nu regne på nettet og vise flow og tryk ved forskellige driftssituationer. Der var ikke tidligere blevet arbejdet med optimering af ledningsnettet og det viste sig, at værket havde en del problemer med manglende differenstryk i dele af ledningsnettet. Løgstør Fjernvarmeværk fik i foråret 2006 installeret optimeringsprogrammet Fuzzy Logic Control fra JPL som en del af F&U projektet. Til at starte med var det ikke muligt at følge Fuzzy beregningens optimerings set punkt, da det af anlægstekniske årsager ikke var muligt at føre tilstrækkeligt vand rundt i nettet til at komme ned på den ønskede temperatur. Nogle måneder senere havde programmet stadig ikke reguleret fremløbstemperaturen. Set punktet blev sat for lavt, så det var nødvendigt at holde en højere temperatur af hensyn til hydraulikken. Optimeringsprogrammet havde ikke været overbevisende i det første halvår, så der blev taget kontakt til JBL Procesoptimering for at få programmet ordentligt op at køre. Et andet konkret problem var også en manglende mulighed for at gemme eller eksportere dataserierne fra programmet. Eneste information var programmets løbende trendkurver. Driftsleder Per Rasmussen vurderer, at det vil være muligt at sænke fremløbstemperaturen med op til 10 C, hvis ikke der var begrænsninger i produktions og distributionssystemet. Som et resultat af beregningerne blev der etableret en boosterpumpe samt lavet forbedringer på værket, så det blev muligt at pumpe tilstrækkeligt vand rundt i systemet. Der blev foretaget en grundig gennemgang af ledningsnettet og en opdatering af ledningsregistreringen. Der var nu banet vej for at sænke fremløbstemperaturen fra værket. Hos Løgstør Fjernvarmeværk er det målet at reducere fremløbstemperaturen med 10 C, fra 82 C til 72 C. Reduktionen i fremløbstemperaturen var kun mulig med anvendelse af den nyligt installerede boosterpumpe og tiltagene på værket blandt andet nye hovedpumper. Beregningsmodellen i Dansk Fjernvarmes MAP program kan beregne en øjeblikssituation men modellen kan ikke lave dynamiske beregninger over en tidsperiode f.eks. et døgn. Med ønsket om at anvende TERMIS TO var det derfor nødvendigt at få overført ledningsnet oplysningerne fra MAP til TERMIS. Det var på dette tidspunkt ikke muligt at eksportere data fra DFF MAP til et format som kunne indlæses i TERMIS. For at overføre modellen til TERMIS skulle der først udvikles nye eksport facilitet i programmet, hvilket også var et ønske fra softwareleverandørens side. Såvel DFF EDB som 7 Technologies gik positive ind i udviklingen af dette fælles dataudvekslingsformat. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 28 af 60

30 I sommeren 2009 var TERMIS modellen færdig og der blev opstillet en PC på værket med den opgave at logge alle relevante data fra SRO systemet. På baggrund af disse logninger vil man siden hen kunne indstille sin styring bedre og lave en kalibrering af anlægget og styringen. Data opsamles i databaseprogram Datamanager, som behandler input fra SRO. Det er planen at data fra Datamanager skal anvendes i TERMIS. Logning af data giver mulighed for at analysere forbrugsprofiler for flow og effekt samt sikre at modellen passer overens med de aktuelle forhold i nettet. Figur Data input i Datamanager sættes op på en selvstændig PC med Datamanager fra 7T Som udgangspunkt kører man i Løgstør med fast fremløbstemperatur på i gennemsnit ca. 80 C. Som det ses af Figur er der derfor en væsentligt variation i flowet over dagen. Dette billede er typisk for den eksisterende styring af fjernvarmeværker i Danmark. Figur Grafisk visning af logninger på flow ud af værket i Datamanager. Et standard hus har en forbrugsprofil som ligner værkets flowprofil med spidslast omkring kl. 8 om morgenen og kl. 18 om aftenen. Disse to peeks fremgår som en generel tendens over hele året og AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 29 af 60

31 profilen kan derfor med rimelighed samles som en generel effektfaktor, som kan ganges på det aktuelle døgnforbrug, se Figur Onsdage, effektfaktor 1,500 Effektfaktor 1,400 1,300 1,200 1,100 1,000 0,900 0,800 0, Timer Januar Februar Marts April Maj Juni Juli August September Oktober November December Gennemsnit Figur Forbrugets Effektfaktor for hverdage. En anden vigtig undersøgelse vedrører styringen på værkets setpunkt. Ved installationen af TERMIS er det afgørende at vide, at man kan stole på styringen og de data som registreres i SRO anlægget. Specielt er det vigtigt at vide, om styringen faktisk holder det setpunkt for temperaturen, man ønsker. Hvis styringen har en konsekvent fejl, f.eks. at fremløbstemperaturen kun er 78 C når set punktet er 80 C, vil dette kunne resultere i en fatal fejl i styringen, når TERMIS overtager beregningen af det optimale setpunkt. Dette problem undersøges ved logning og sammenligning af setpunkt og aktuel fremløbstemperatur. Figur Sammenligning af setpunkt og aktuel fremløbstemperatur i Løgstør. Grafen i Figur viser forskellen i C mellem det valgte setpunkt og den faktiske fremløbstemperatur i Løgstør. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 30 af 60

32 Som det ses, kan temperaturen variere med op til plus minus 10 grader over ganske få minutter. Dette skyldes, at ventiler og pumper kan have en træg regulering i forhold til den aktuelle returtemperatur, produktion og akkumulering på værket. Opgaven med TERMIS optimeringen krævede opbygning og kalibrering af en beregningsmodel. TERMIS modellen kalibreres så modellen rammer de samme resultater, som man kan måle i det virkelige ledningsnet. Arbejdet har groft set omfattet: Step 1 Realtidsmodel (oprettelse af model fra ledningsregistrering) Step 2 Forbrugsmønstre (profiler for forbruget store forbrugere/almindelige husstande) Step 3 Grov kalibrering på basis af målinger i ledningsnettet. Step 4 Ledningsnet analyse (optimering af driften) Step 5 Konfigurering af SRO og tilslutning af målepunkter i byen (der etableres flowmåling samt temperatur og trykmåling 2 3 steder i nettet) Step 6 Vejrprognose fra Storm A/S (prognose leverandør) evt. loadforcaster Step 7 Fremløbstemperaturstyring fra værket Alle ledninger lægges ind i modellen med dimension, varmetab (isolering) og tryktab. Forbrugere tilsluttes ud fra de aktuelle forbrugsadresser hvor års aflæsningen danner grundlag for effekt og afkøling. Figur TERMIS model med forbrugertilslutninger. Modellen kalibreres med manuelle målinger i ledningsnettet samt med udvalgte fjernaflæsninger fra større forbrugere. Målingerne sammenlignes med modellens beregnede resultater ved de aktuelle produktionsforhold. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 31 af 60

33 Figur Manuel måling i en af temperatur og tryk i ledningsnettet. TERMIS modellen kan herefter anvendes til beregninger af tryk og temperatur og flow i alle knudepunkter og når modellen kobles til SRO anlægget vil den altid vise de aktuelle forhold i nettet. Figur Figur TERMIS model Løgstørs. Plot af det aktuelle varmetab i nettet. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 32 af 60

34 8.3.3 Optimering I fase 2 skal modellen danne basis for en aktiv styring af fremløbstemperaturen fra værket, så kun den nødvendige temperatur sendes frem hvorved varmetabet minimeres. Modellen er koblet sammen med SRO anlægget og modtager løbende oplysninger fra værket samt fra de tilkoblede målepunkter i nettet. Modellen kan nu både beregne den aktuelle tilstand her og nu samt på basis af en vejrprognose beregne en forventet temperatur og belastning for de kommende timer. Modellen vil endvidere blive udvidet med de nyanlagte transmissionsledninger og eventuelt flere produktionsanlæg i de tilsluttede omegnsbyer Vindblæs og Ranum. Med ledningsnetmodellen arbejdes der videre med at udvælge det mest optimale driftsalternativ der dels opfylder forbrugernes krav, dels nedsætter produktionsomkostningerne og varmetabet i ledningsnettet. Det er ønsket at modellen kan være med til at undersøge hvor på nettet der optræder flaskehalse eller kritiske situationer med hensyn til temperatur, varmetab, tryktab mv. og derefter sætte aktivt ind for at forbedre situationen Resultater I Løgstør er der nu opstillet en PC som logger data fra SRO systemet. PC en indeholder en TERMIS model, som mangler de sidste rettelser og kalibreringer. Ved at monitere værkets faktiske fremløbstemperatur og sammenholde med setpunktet, kan man nu vurdere hvordan styringen kører. Svinger de ofte mere end +/ 2 grader, kan det give problemer med indreguleringen efterfølgende Fremtiden Når TERMIS TO er kalibreret færdig og således sættes til at køre realtid, forventes det, at man vil kunne spare brændsel som følge af en lavere fremløbstemperatur. Der er et stykke vej endnu, men der arbejdes hårdt frem mod at temperaturoptimeringen for Løgstør by skal være i drift i I forbindelse med at Løgstør Fjernvarme har fusioneret med hhv. Vindblæs kraftvarme og Ranum Varmeværk, er der blevet etableret transmissionsledninger til begge disse byer, således disse fjernvarmenet kan køre i samspil. Det er planen at disse ledningsnet og dermed transmissionen af varmen skal inddrages i en udvidet TERMIS model, man får nogle driftsmæssige værktøjer til at fortælle, hvornår det er en fordel at sende varmen til Ranum og til Vindblæs. Fase 2: år 2010 Idriftsættelse af TERMIS TO og TERMIS Operation Aktiv temperaturstyring Udvidelse af ledningsnetmodellen til at omfatte hele transmissionssytemet samt de tilsluttede byer Vindblæs og Ranum udvidelse af ledningsnetmodellen. Styring af buffertanke (hvornår og hvor lades eller aflades der) Mere detaljeret kalibrering (flere målepunkter i ledningsnettet) Luftfoto Løgstør by AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 33 af 60

35 8.3.6 Varmebalance Løgstør I nedenstående er TERMIS anvendt til at fastslå den teoretiske varmetabs reduktion hvis Løgstør Fjernvarme kan reducere fremløbstemperaturen med 10 grader. Varmebalance for HELE BYEN T,frem: 80 C Retur temperatur 44 C Totale produktion kw I knuder kw Totale varmeforbrug kw I knuder kw Totale varmetab kw Varmetab fra fremløbsledninger kw Varmetab fra returledninger kw Varmetab/produktion 24.5 % Varmebalance for HELE BYEN T,frem: 70 C Retur temperatur 37,3 C Totale produktion kw I knuder kw Totale varmeforbrug kw I knuder kw Totale varmetab kw Varmetab fra fremløbsledninger kw Varmetab fra returledninger kw Varmetab/produktion 21.2 % Varmebalance for HELE BYEN T,frem: 70 C Retur temperatur 44 C Totale produktion kw I knuder kw Totale varmeforbrug kw I knuder kw Totale varmetab kw Varmetab fra fremløbsledninger kw Varmetab fra returledninger kw Varmetab/produktion 22.7 % Retur sænkes 10 grader MWh/år Reduktion 80 grader ,72 70 grader ,12 17% 2496,6 Retur uændret 80 grader ,72 70 grader ,92 9% 1357,8 T frem jord Temp Procent % Udgangspunkt Varmetabet udgør ca. 24,5 % af produktionen på MWh. Produktions gennemsnit på årsbasis 6.8 MW Varmetab ca MWh. Ved 10 C reduktion = 14 procent lavere i forhold til en jordtemperatur på 8 C Varmetab ca MWh. Varmetabet udgør ca. 21,2 % af produktionen på MWh. Besparelse ca MWh./år Ved fastholdt returtemperatur Varmetab ca MWh. Varmetabet udgør ca. 22,7 % af produktionen på MWh. Besparelse ca MWh./år Ved 10 grader lavere fremløbstemperatur fra værket er det muligt at reducere varmetabet med mellem 9 og 17 %. Besparelsen afhænger i høj grad af om det er muligt at fastholde forbrugernes nuværende afkøling. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 34 af 60

36 8.4 SK Forsyning A/S Baggrund SK Varme A/S (Slagelse) og Korsør Forsyning A/S fusionerede d. 1. januar 2008 under navnet SK Forsyning A/S, som i dag varetager fjernvarmeforsyningen i de to byer. På grund af fusionen afrapporteres Korsør og Slagelse i samme afsnit i denne rapport. Slagelse Der er siden 1889 blevet leveret vand i Slagelse, og i 1936 begyndte så leveringen af varme. Slagelse SK Varme A/S har en årlig varmeproduktion på omkring MWh, hvoraf de MWh, svarende til 21 %, er varmetab i nettet. Antallet af forbrugere i Slagelse er på og svarer til ca boligenheder. Forbrugerne tæller private boliger, institutioner, skoler, virksomheder og sygehuset. Fjernvarmeforsyningen sker fra fire varmecentraler samt fra en vekslerstation. Ledningsnettet udgøres af 65 km hovedledning og 45 km stikledning. Produktionen i Slagelse er præget af, at 90 % af det årlige varmebehov produceres på Energi E2 s halmkraftvarmeværk og KAVO s affaldsforbrændingsanlæg. De resterende 10 % producerer SK Varme A/S på naturgas på 5 spids og reservelastcentraler. SK Varme A/S indledte projektet med at gennemgå og optimere det eksisterende produktions og distributionssystem for alle tre forsyningsmoråder. Fjernvarmecentral i Slagelse De enkelte kedler programmeres og prioriteres til at starte og stoppe afhængig af gasprisen. Det betyder, at en temperaturoptimering ikke alene kan afhænge af vejr og forbrug, men også er nødt til at spille sammen med økonomien i form af brændselspriser. Forsyningssystemet i Slagelse er komplekst grundet de 3 forsyningsområder og de 5 spidslastcentraler. Med de mange produktionsenheder og forskellige krav er det af stor betydning, at produktionen kan forudsiges nøjagtigt. Produktionsplanen bliver lagt af driftslederen for 24 timer ad gangen med baggrund i vejrudsigten og kendskabet til de enkelte områders karakteristik. Der blev samtidig arbejdet målrettet med at forbedre forbrugerafkølingen og reducere ledningstabet ved udskiftning af gamle betonrør i nettet. Styringsmulighederne var inden projektstarten begrænset til muligheden for at hæve og sænke fremløbstemperaturen via SRO anlægget, hvilket blev gjort på månedsbasis med baggrund i driftsfolkenes erfaring. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 35 af 60

37 8.4.2 Optimering Slagelse Hos SK Varme A/S blev det i forbindelse med projektet besluttet at prøve kræfter med en simuleringsmodel i TERMIS som optimeringsmodul til optimering af fremløbstemperaturen. Der blev i efteråret 2005 oprettet en TERMIS model af ledningsnettet, som blev lagt eksternt hos COWI A/S. Det var erfaringen, at der var en del arbejde i forbindelse med at få rettet ledningsdata fra de gamle GIS data fra GIS Vision og at få data fra BBR ind i modellen. Alle forbrugerdata blev geokodet samt tilføjet et ID således, at de afspejlede opdelingen i 3 forsyningsområder. Arbejdet med modellen har betydet, at SK Varme A/S har fået gennemgået og opdateret registreringen af ledningsnettet, et arbejde som alligevel skulle gøres på et tidspunkt. Ud over en gennemgang med kvalitetssikring ligger der nu lister over styrede omløb og der er fremskaffet opdaterede grundkort og BBR oplysninger. Det tog knap et år at opbygge og køre driftstest på modellen samt få modellen kvalitetstestet. Modellen har knuder og dækker 3 adskilte forsyningsområder i en samlet TERMIS model, der er illustreret på Figur Figur Plot af TERMIS modellen over ledningsnettet i Slagelse. Her ses opdelingen i tre adskilte forsyningsområder og de 5 spids og reservelastcentralers placering. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 36 af 60

38 Korsør Fjernvarmeforsyningen dækker størstedelen af Korsørs sydlige bydel med ca forbrugssteder fordelt på privatboliger, institutioner og erhverv. Den årlige varmeproduktion i Korsør er omkring MWh, hvoraf de ca MWh ender som tab i ledningsnettet. Det procentvise ledningstab er ca. 23 %. Forbrugernes målere aflæses og indberettes manuelt, dog er storbrugerne fjernaflæst. Der rådes i Korsør over en fliskedel og 6 gasmotorer og kedler fordelt på to produktionssteder. På Norbrinken produceres varme på fliskedlen og kraftvarme på flere gasmotorer, mens der på kedelcentralen i centrum af den sydlige bydel kan suppleres med varme produceret på gaskedler. Ledningsnettet udgør 24 km hovedledning og 14 km stikledning. Ledningsnettet er renoveret gennem 90 erne, og der er nu under 1 km betonkanal tilbage. Forsyningsområdet er vist på Figur Figur Forsyningsområdet i Korsør Korsør Forsyning havde netop afsluttet en større udskiftning af forbrugsmålerparken inden projektstart. Derudover var der fokus på forbrugeranlæggene, og værket udsendte information eller aflagde besøg hos forbrugerne med for ringe afkøling. Der blev arbejdet med en gradvis nedsættelse af fremløbstemperaturen, så man om sommeren kunne levere fjernvarme ned til ca. 75 C. Dog var det nødvendigt at hæve temperaturen til 85 C i vinterperioden. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 37 af 60

39 På Figur ses års kurven for temperatur og flow over året hos i Korsør Grafen viser den eksisterende temperaturvariation samt fra værket samt den resulterende flowmængde. Temp. frem total og flow Temp. frem m³/time 0 0 Januar Februar Marts April Maj Juni Juli Måneder August September Oktober November December Figur Temperatur og flow over året (Korsør). Temp. Frem total Flow total Korsør ønskede at forbedre den eksisterende styring af temperaturen i i det eksisterende SRO anlæg. Der blev arbejdet med flere modellen for programmeringen, som skulle kunne optimere den gennemsnitlige ledningsnet temperatur. Det blev i første omgang besluttet at fortage en udvidet analyse af driften og derefter vurderer hvordan man kunne videreudvikle systemet med temperaturregulering i eget SRO system. En optimeringen af systemet kunne være en test af om en given ændring gav en resulterende lavere gennemsnitstemperatur i ledningerne. Dette blev planlagt implementeret som en kompleks styring af SRO systemet i forhold til udetemperatur og forbrug. Se figur Gennemsnitlig ledningstemperatur Optimering af gennemsnitstemperatur Temp/ C Januar Februar Marts April Maj Juni Juli Måneder August September Oktober November December SRO programmeringen skulle have til formål løbende at optimere på den gennemsnitlige ledningsnet temperatur ved løbende at vurdere konsekvenserne af én grad højere eller lavere fremløbstemperatur. Figur Gennemsnit af frem og retur temperatur over året (Korsør) Som det ses af graf figur var kriteriet at den resulterende gennemsnitstemperatur skulle ned ved regulering af fremløbstemperaturen. Man ønskede i projektet at forbedrer denne regulering ved brug af en prognosebaseret regulering. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 38 af 60

40 I sommeren 2006 blev der etableret et målings og reguleringssystem til driftsoptimering af ledningsnettet. En ledningsnetmodel blev påbegyndt i Model Manager fra 7 Technologies samt en analyse af drifts og reguleringsmuligheder i det eksisterende system. Som det ses af nedenstående figur er der potentiale for en reduktion på mellem 5 og 10 grader hvis det forudsættes at ledningsnettet kan bør kunne ved 70 C grader som fremløbstemperatur. Temperatur frem år Temp Januar Februar Marts April Maj Juni Juli August September Oktober November December Måneder Figur Fremløbstemperatur i Korsør før optimering. I forbindelse med fusionen med Slagelse, SK Vame A/S, blev det dog besluttet at optimeringen skulle foregå med hjælp fra TERMIS TemperaturOptimator (TERMIS TO). Nedenstående figur viser de grafer for frem, retur og afkøling over året. Og viser samtidig at der er god plads til at hæve flowmængderne. Temp. Frem/retur total og flow Temp. frem Flow m³/time 0 Januar Februar Marts April Maj Juni Juli August September Oktober November December 0 Måneder Temp. Frem total Temp. retur total Afkøling Flow total Figur Sammenhæng mellem temperatur frem og retur samt flow og afkøling over året (Korsør) AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 39 af 60

41 8.4.3 Status SK Forsyning valgte en løsning hvor optimeringen sker med TERMIS TO. Vejrprognosen omsættes til en lastprognose i PRESS som grundlag for temperaturstyringen i både Slagelse og Korsør. I forbindelse med fusionen mellem SK Varme A/S og Korsør Forsyning blev der lavet en fælles aftale med COWI, der skulle stå for model, beregninger, og installation af de to TERMIS modeller på de to værker. Der er opstillet en ASP server i SK varme A/S, hvor de to TERMIS temperaturoptimeringsmodeller vil blive installeret. Der kører en TERMS optimeringsmodel for fjernvarmenettet i Korsør og én for fjernvarmenettet i Slagelse. SRO anlægget i hhv. Korsør og Slagelse leverer data til Data Manager og PRESS. PRESS genererer lastprognosen ud fra meteorologiske data, der hentes fra den norske udbyder STORM. Der er to lastprognoser én for hver af byerne, da vejrforholdene i Korsør og Slagelse er forskellige. Lastprognoserne samt SRO data overføres til TERMIS, der beregner den ideelle fremløbstemperatur fra produktionsenhederne. Disse fremløbstemperaturer sendes herefter tilbage til SRO anlægget. Der er vist et principdiagram over optimeringsforløbet på Figur Programmerne er endnu ikke oppe at køre, fordi arbejdet med at lægge de to TERMIS modeller over på den samme server, har givet anledning til en del problemer. IFIX Server: Korsør SRO ABB Server: Slagelse SRO SCADA data SCADA data ASP Server Storm FTP-server Data Manager DM Database PRESS lastprognose Vejrprognose TERMIS: Korsør Temperatur Optimering TERMIS: Slagelse Temperatur Optimering C COWI Figur Principdiagram for optimeringen hos SK varme A/S. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 40 af 60

42 9 Optimeringsprogrammer Følgende afsnit skal give en forståelse for optimeringsværktøjernes forskelligheder og hvilke forudsætninger og funktioner, der findes. Afsnittet giver en forklaring til, hvordan hvert program virker, og med eksempler vises der, hvilke besparelser der typisk kan opnås. 9.1 Vejrprognoser Vejret har som bekendt stor betydning for varmeforbruget og dermed for hvordan fjernevarmeværker bedst muligt regulerer driften. Med nye styringssystemer er information om vejret en af de vigtigste datakilder til planlægning af driften. Med de nye muligheder der ligger i optimeringsprogrammerne, vil viden om den kommende vejrsituation i lokalområdet være afgørende for en effektiv optimering af såvel driften som produktion og ledningsnet. Når driften skal optimeres, er det vigtigt at vide, hvordan vejret vil udvikle sig over de næste timer. Hertil bruges informationer fra en vejrmodel. En vejrmodel er en kompliceret beregningsmodel, der køres på en computer flere gange om dagen for at forudsige vejret. Modellen fodres med målinger fra et meget stort område, og herudfra beregner den, hvordan vejret vil blive i de nærmeste timer. Det er muligt at modtage vejrforudsigelserne for et helt specifikt område, som f.eks. en by. DMI og norske STORM (overgået fra Frontweather, tidl. Vejr2 A/S) leverer en sådan service. STORM er en privat vejrtjeneste, der med professionelle meteorologer i staben, leverer produkter og tjenester til bl.a. energibranchen. Dataene leveres i flere forskellige formater, således at de kan importeres til de aktuelle programmer og systemer. DMI genererer filformater, der kan bruges i kundens eget program eller f.eks. regneark. Dataene beregnes automatisk, men der er også mulighed for at få dataene kontrolleret af en meteorolog inden udsendelse. En lokal online prognose fra STORM eller DMI koster ca kr. om året afhængig af mængden af vejrparametre, der ønskes oplyst. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 41 af 60

43 9.2 Ledningsregistrering Elektronisk ledningsregistrering De fleste fjernvarmeværker har i dag en elektronisk ledningsregistrering. Der er mange fordele ved at have sine fjernvarmeledninger registreret på EDB i et GIS program eller i programmet Autocad. En elektronisk ledningsregistrering er praktisk når der skal fremskaffes ledningsoplysninger til graveaktører eller andre via ledningsejerregisteret (LER). Samtidig er det meget nemmere at opdatere sine kort, hvilket sparer en del tid. Registreringen på EDB gør det samtidigt muligt at fortage opmålinger af kendte ledningspunkter og brønde med GPS opmålingsudstyr. Tegningerne bliver enten vedligeholdt af værket selv eller af en rådgiver, som har specialiseret sig i opmåling og registrering. Der findes flere gode danske programmer til ledningsregistrering blandt andet Dansk Fjernvarmes program MAP, eller Thvilum GIS, der er udviklet som en overbygning til AutoCad LT. Med de nævnte programmer (og lidt undervisning) vil det være muligt for alle varmemestre at ajourføre tegninger og svare på LER forespørgsler. Ledningsregistreringen kan bruges til hydrauliske beregninger I forbindelse med driftsoptimering af ledningsnettet er det afgørende, at der er så godt et overblik over ledningsnettets hydraulik som muligt. Det vil sige en viden om tryk og flowforhold ved forskellige driftssituationer og viden om konsekvenser ved forskellige belastninger og temperatursæt. En god ledningsregistrering er et godt grundlag for at lave trykhydrauliske beregninger, som kan give et godt overblik over trykforholdene og varmetabet. Beregningerne og simuleringerne kan anvendes i forbindelse med udvidelser af ledningsnettet i kommende områder. Det bliver således muligt at se, hvordan den fremtidige forsyning bliver, om produktionen kan forsyne og om pumpekapaciteten er tilstrækkelig. Det er derfor meget vigtigt at gennemgå sine ledningsregistreringer, og hvis der er mangler, må der sammenlignes med gamle tegninger. De gamle tegninger bliver desværre ikke mere korrekte ved alene at blive registreret digitalt. Så ofte er det lige så vigtigt at få de sidste detaljer fra en af værkets erfarne ledningsfolk eller fra den lokale smed mens tid er Produktions og forbrugeroplysninger For at kunne lave beregninger i en hydraulisk model skal der indlægges omlysninger om pumper, produktion og styring samt om forbruget i ledningsnettet. Forbruget skal placeres /fordeles på de rigtige ledninger, for at modellen kan regne rigtigt. Der bør endvidere tages hensyn til, at nogle forbrugere kan have et afvigende forbrugsmønster f.eks. en skole eller en virksomhed, som anvender fjernvarme til produktionsprocesser. Nogle programmer f.eks. Dansk Fjernvarmens MAP har integreret en forbrugsdatabase, hvor forbrugernes data (årsforbrug og gennemsnitsafkøling eller m 3 /h) er registreret med en adresseoplysning. Dette letter indlæsningen af forbruget meget Hvad skal med i den hydrauliske model? Det vigtigste ved den hydraulisk model er, at ledningsdimensionerne er korrekte. En forkert dimension vil gøre det næsten umuligt at få modellen til at passe. Ud over ledningsdimensionerne skal ledningsnettets geometri være korrekt. Hvilke ledninger er hovedledninger og hvilke er stikledninger? Hvor er der tværsnitsreduktioner og ventiler? AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 42 af 60

44 Hvor er der ringforbindelser? Varmetab og tryktab i rørledningerne findes fra fabrikantens datablade eller fra erfaringer med rørtype og årstal. Oprettelsen af en hydraulisk model ud fra værkets ledningsregistrering afhænger således meget af de oplysninger værket er i besiddelse af, altså hvor god værkets ledningsregistrering er. Arbejdet med at fremskaffe og strukturere oplysningerne kan være omfattende og tidskrævende, men har samtidig ofte den positive sideeffekt, at værket bliver opmærksomt på fejl og mangler i ledningsregistreringen og har mulighed for at få samlet og registreret værdifuld viden om ledningsnettet fra værkets medarbejdere, inden de måske på et tidspunkt forlader værket. 9.3 TERMIS TO Temperaturoptimeringsprogrammet TERMIS TO er et hydraulisk og termodynamisk modelleringsværktøj fra det danske softwarehus 7 Technologies (7T). Programmet er videreudviklingen af LICheat og kan med dynamiske beregninger bl.a. simulerer tryk, flow og temperatur i ledningsnettet. TERMIS kan anvendes til TemperaturOptimering (TO) hvor programmet installeres på en separat PC og integreres med varmeværkets eksisterende SRO anlæg. Data udvæksels mellem TERMIS TO og SRO anlægget via en fælles database i programmet Datamanager (DM) Derved kan TERMIS få adgang til data fra værket og fra eventuelle målinger i nettet og bruge disse som input i modellens løbende beregninger. Resultaterne og det beregnede setpunkt fro temperaturstyringen sendes via Datamanager tilbage til SRO anlægget. Med en velkalibreret model med adgang online målinger om den aktuelle tilstand i ledningsnettet, er det muligt at få modellen til at afspejle ledningsnettets med meget høj nøjagtighed. Den største udfordring i forhold til optimering af ledningsnet temperaturen er, at forbruget og dermed belastningen er tidsmæssigt forskudt fra produktionen på værket. Det fjernvarmevand, der sendes ud med 80 grader lige nu, er måske først ude ved forbrugeren om flere timer. Hastighed og temperatur i ledningsnettet afhænger til stadighed af forbrugsmønster og de omgivende temperaturforhold. Det er lige netop dette problem en TERMIS TO model søger at håndtere beregningsmæssigt, idet modellen anvendes til en dynamisk beregning over f.eks. 24 timer med de input og grænsebetingelser, der er gældende på de pågældende tidspunkter. En vigtig parameter er her, at modellen får input om de kommende timers udetemperatur og vindhastighed. Dette sker ved at der købes en vejrprognose fra et meteorologisk center. F.eks. Dansk Meteorologisk Institut. TERMIS TO sættes således op med data fra en online vejrprognose i form af udendørstemperatur og vindforhold for den aktuelle lokalitet. Belastningsprognosen kan enten ske direkte med TERMIS eller via et prognosemodul en såkaldt loadforecaster et lille program som samler data og producere en balastningsprognose. TERMIS Temperaturoptimering kan endvidere tilføres information fra værkets SRO anlæg i form af produktionsforhold, tryk, temperatur og flow samt eventuelt data, der opsamles fra målepunkter i nettet. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 43 af 60

45 TERMIS TO kan på baggrund af vejdata og hydraulik, beregner flowhastigheder og varmetab og dermed via regulering af fremløbstemperaturen kan sikre, at den resulterende temperatur hos kunden ligger så tæt på den ønskede værdi som muligt. Figur illustreret hvordan TERMIS TO beregner varmeudbredelsen. Figur TERMIS TO Modellen regner baglæns fra et eller flere kritiske punkter og forudser løbende den optimale fremløbstemperatur. TERMIS beregner den lavest mulige fremløbstemperatur time for time, som lige netop er nok til at overholde de lovede leveringsbetingelser hos forbrugeren. TERMIS Optimator MODEL Vejr prognose Set punkt T frem SRO SQL server Produktion Flow T frem Produktion og målinger Temperatur I ledningsnet Målepunkter Figur Principdiagram for optimering med TERMIS TemperaturOptimator. Temperatur og produktion beregnes for de næste 24 timer og programmet tager selv højde for ændringer i vejrliget. TERMIS sender værdierne retur til en fælles database Datamanager som SRO systemet kan hente fra, og på den måde overføres den beregnede temperatur som setpunkt til værkets SRO eller direkte til PLCen. Se principdiagrammet på figur Figur AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 44 af 60

46 TERMIS TO Vejrprognosen og modelberegningen sikrer en dynamisk regulering af fremløbstemperaturen, på baggrund af data fra SRO og målepunkter, samt varmeproduktion og varmetab. Der beregnes løbende en optimal temperatur som netop sikre den ønskede temperatur i ledningsnettet. Med TERMIS TO lægges de aktuelle produktionsomkostninger, f.eks. el pris og varmeproduktionspris ind i modellen, så programmet reelt beregner den optimale driftsomkostning. Varmetabet i ledningsnettet udgør langt største omkostning, hvorfor der her kan spares meget på regulering af fremløbstemperaturen. Programmet tager i den hydrauliske og termiske beregning højde for den akkumulerede energi i nettet, ændringer i forbruget, vejrforhold samt pumpe og produktionsomkostninger. Ligeledes er pumpernes maksimalydelse en vigtig begrænsning, som styringen skal indkalkulere TERMIS OPERATION 7 Technologies har ønsket at gøre TERMIS så brugervenlig som muligt og har derfor udviklet en ny brugerflade, som på alle måder kan tilpasses de aktuelle ønsker fra varmeværkets drift. TERMIS Operation modellen vises som en grafisk præsentation af temperatur, flow og tryk i hele nettet, hvilket giver et øget overblik og samtidig er et godt redskab i forbindelse med renovering i nettet eller ved lukning af ventiler eller pumper. Et eksempel på brugerfladens grafiske præsentation er ses i Figur Figur Plot fra TERMIS OPERATION. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 45 af 60

47 Den nye TERMIS brugerflade er tilpasset til den daglige drift på varmeværket. Modellen giver et godt overblik og simple menuer gør, at man hurtigt kan få vist det område og den parameter, man ønsker at holde øje med. Med TERMIS TO beregninger er der mulighed for at spole frem og tilbage, så man kan se situationer tilbage i tiden, men også hvordan situationen vil udvikle sig i fremtiden. Modellen giver således et billede af driften lige nu samt de næste 24 timer, samtidig med at man kan undersøge en hændelse f.eks. konsekvenserne af et ledningsbrug natten forinden. Der er som noget nyt også mulighed for at udskrive lukkelister eller sende E mail/sms til berørte forbrugere. Erfaringer med TERMIS TO Hørning Fjernvarme En række mindre og mellemstore forsyninger gik sideløbende i gang med tilsvarende optimeringsinstallationer med TERMIS. I efteråret 2005 fik Hørning Fjernvarme som et af de første værker i installeret TERMIS TO Temperaturoptimeringsmodulet. Peter Jensen fra Hørning Fjernvarme deltog i projektgruppen i 2007 og kunne her berette, at varmeværket med TERMIS har opnået en reduktion i fremløbstemperaturen på 4 C i 2006 i forhold til året før. Hørning Fjernvarme har 2550 forbrugere og leverer ca. 60 GWh varme pr. år. I perioden fra lå fremløbstemperaturen konstant på 78 C, og det gennemsnitlige ledningstab på 23 %. Tre år efter implementeringen har det betydet en gennemsnitlig reduktion i fremløbstemperaturen på 9 C og et varmetab på nu 20,7 %. Nedenfor ses de eksakte tal. Se tabel År Gennemsnitlig Leveret MWh Solgt MWh Tab MWh Tab % fremløbstemp , , , ,7 Tabel optimeringsresultat i Hørning (Kilde: 7T;) 7 Technologies oplyser at der I skrivende stund (2009) er ca. 30 Værker i Danmark, der har eller er ved at installere TERMIS TO. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 46 af 60

48 9.3.2 DFF MAP til TERMIS TO (Overførsel af ledningsregistreringsdata) Mange af de danske varmeværker og måske især de mindre anvender ledningsregistreringsprogrammet MAP fra DFF EDB til ledningsregistrering. I 2008 udviklede DFF EDB i samråd med 7T en eksportfunktion, så ledningsoplysningerne fra MAP ledningsregistreringen kan overføres til 7T programmet Model Manager. Model Manager er det programværktøj som anvendes til opbygning af ledningsnetmodeller til TERMIS. Hvad skal varmeværket være opmærksom på, hvis det er et ønske at anvende MAP som datagrundlag til TERMIS TO (Temperaturoptimering)? Dette afsnit er specifikt for varmeværker der anvender MAP fra DFF EDB men oplysningerne gælder typisk også andre tilsvarende GIS programmer. Det er under alle omstændigheder vigtigt for disse værker at have overblik over, hvilke data og arbejdsopgaver der kan være aktuelle i forbindelse med modelbygning og konvertering fra DFF MAP til TERMIS. Nedenstående Figur viser en typisk ledningsregistereing i MAP fra Dansk Fjernvarmes EDB (DFF EDB) Figur Ledningsregistrering i MAP (Løgstør) Knudepunkter: I MAP er knudepunkter ikke nødvendigvis en del af ledningsregistreringen. Hvis MAP ikke har været brugt til hydrauliske beregninger, kan det være, at der ikke er oprettet knudepunkter. Er der genereret knudepunkter i ledningsregistreringen? Hvis der ikke er genereret knudepunkter, skal dette gøres med knudeautomatikken. Før dette er gjort, vil alle ledninger være opført som stikledninger. Hvis der er lagt egenskaber ind, men der ikke er knudepunkter, skal man være opmærksom på, at disse egenskabstekster vil blive slettet ved en kørsel af knudeautomatikken og derfor skal indlæses igen. Koter: Ofte indeholder en ledningsregistrering ikke koter på knuder eller rør. Koterne er vigtige i forbindelse med modelberegningerne, da de indgår i beregningen af trykniveau i ledningsnettet. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 47 af 60

49 Manglende koter i ledningsregistreringen. Der kan indlægges koter i knudepunkterne på to måder. Enten ved manuelt at udpege et objekt i grundkortet i nærheden af hvert eneste knudepunkt og indlægge koten på knuden eller også ved at købe sig til en TDM fil, som kan indlæses i registreringsprogrammet. En TDM fil er genereret ved fly fotografering, hvorfra der er genereret højdekurver. Med TDM filen kan der hurtigt lægges koter på alle knudepunkter i ledningsnettet. Selv hvis der er koter i ledningsnettet, er der stor forskel på, om koterne er lagt ind på ledningerne eller de ligger gemt i knudepunkterne. Hvis koterne ligger i knudepunkter, kan knudepunkterne ikke slettes, uden at kote oplysningen forsvinder. Hvis koterne ligger på ledningerne, skal disse overføres til knudepunkterne, før ledningsdata eksporteres. Ledningsnet og komponentgeometri: Alle komponenter skal være fastgjort til ledningen sådan, at de indgår som en del af ledningsnettets geometri. Hvis for eksempel en reduktion ikke er tegnet korrekt ind i ledningsgeometrien, vil dette give problemer med oprettelse af knudepunkter. Manglende dimensioner på ledninger. Forkert objektkodning kan medføre, at ledninger ikke bliver medtaget i eksportfilen fra MAP. Forkert eller mangelfuld kodeliste kan medføre, at komponenter som reduktioner, ventiler og pumper ikke kommer med i eksportfilen til TERMIS. Det er således vigtigt, at ledningsnettet er tegnet med korrekt og konsekvent kodning. Forkert geometri ledninger eller komponenter der ikke er tegnet korrekt. Hvis ledningsnettet ikke er sammenhængende og komponenter således ikke er registreret i de korrekte punktkoder eller er placeret på ledningerne, kan det kræve en ret stor manuel bearbejdning, inden der kan eksporteres. Der er diverse autofunktioner i MAP, som gør det muligt at snappe komponenter ind på ledningen, men der skal efterfølgende kontrolleres for fejlplacerede komponenter. Endvidere kan der opstå mange ekstra knudepunkter, hvis ledningsnettet ikke er sammenhængende. MAP fungerer på den måde, at der oprettes knudepunkter i alle ender af hovedledninger og ved alle reduktioner og afgreninger. Derfor er det yderst vigtigt, at disse komponenter er registreret korrekt i kodelisten, og at ledningsstykker er forbundet med hinanden. Fejl med komponenter, som ikke ligger på ledningerne, ses typisk, hvis der tidligere er konverteret fra et andet ledningsregistreringsprogram til MAP. Det kan udbedres ved manuelt at gå ind og sammenlægge ledninger, men det kan være virkelig omfattende og tidskrævende. Der er umiddelbart ingen let vej. Rørkatalog: Rørkataloget skal indeholde alle de nødvendige karakteristika, især ruheder og varmetab er vigtige at få inddateret korrekt. Hvis rørkataloget er mangelfuldt: Der er rimelig mulighed for at skønne nogle rør og egenskabsdata fra producenternes hjemmesider. Ofte vil det være vanskeligt at sige med 100 % sikkerhed hvilken producent og type, der er lagt i hele ledningsnettet. Hvis rørkataloget er mangelfuldt, skal det opdateres manuelt inden eksporten til TERMIS. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 48 af 60

50 Forbrugerdata: Forbrugeroplysningerne kan give problemer, hvis varmeværket ikke tidligere har anvendt programmet til hydrauliske beregninger. Hvis værket er koblet op med en DFF forbrugerdatabase, kan der uden problemer dannes eksportfiler med forbrugeroplysninger. Men hvis værket anvender en anden lokal forbrugerdatabase, der ikke nødvendigvis er DFF MAP forbrugerdatabase, kan der ikke overføres en x,y kordinat på forbrugeren, og forbrugerne, skal så enten geokodes og indlægges i ModelManager separat eller indtastes manuelt i TERMIS. Er der fejl i vejkoder eller adresser: Forbrugerne bliver placeret ud fra vejnummer og husnummer. Dette skal være enslydende i forbrugerfil og grundkort. Dette vil ofte ikke være tilfældet, hvis kommunen er sammenlagt ved den seneste kommunesammenlægning. Den specifikke adresse er angivet med en x og y koordinat, som bruges til at placere forbrugeren i modelmanager (hermed også TERMIS). Hvis grundkortet er mangelfuldt: Hvis grundkortet er mangelfuldt og ikke indeholder alle adresser, eller hvis forbrugerdatabasen ikke har korrekte adresser, bevirker dette, at nogle forbrugere ikke kan placeres og dermed ikke medtages. I de lokale forbrugsdatabaser kan der ofte være adressehenvisninger som, den gamle skole eller bageren. Disse adresser er ikke i overensstemmelse med den offentlige informationsdatabase (OIS) og vil derfor ikke kunne genfindes i grundkortet. Yderligere kan der også være en del forbrugere, som er registreret med vejnummer 0, f.eks. "Solvænget 0. Dette vil ligeledes give en fejl, som gør, at forbrugeren ikke kan placeres korrekt og dermed ikke kan geokodes med en x, y koordinat Nogle forbrugere er tilsluttet et sted med deres stikledning og et andet sted med deres tilslutningsadresse i grundkortet. Dette kræver, at man manuelt går ind og flytter tilslutningen i MAP. Det er nemlig ikke givet, at fordi en stikledning er tegnet fra en hovedledning til et hus, at forbrugeren så er koblet på den hovedledning. Denne problemstilling kan give døde ender af ledningsnettet og dermed en upræcis model i disse områder. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 49 af 60

51 9.4 Fuzzy Optimeringssystem Programmet Fuzzy Logic udbydes af JPL Proces Optimering ApS. Optimeringen består i, at fremløbstemperaturen reguleres ud fra vejrforhold og aktuelt forbrug. Fuzzy teknologi gør en computer i stand til at overveje ting på samme måde, som mennesker gør. Det betyder, at computeren kan operere med udtryk som fx ret varmt eller næsten korrekt og altså ikke skal have et præcist svar for at kunne lave beregningerne. Systemet består af følgende dele: Professionel vejrstation med målinger af udetemperatur, vindhastighed, vindretning og lysindstråling. Fuzzy optimeringstavle med tilhørende software. Aktuelle målinger fra værk i form af frem og returtemperatur samt flowmåling. SCADA system med brugerflade til optimeringssystemet (PC og skærm med nødvendig software installeret). På Figur er vist en principtegning af systemet. Målinger fra vejrstationen og værket sendes til en computer med Fuzzy Logic, hvorefter et beregnet set punkt bruges til styring af fremløbstemperaturen. Figur Principdiagram for optimering med Fuzzy Logic Control. JPL Fuzzy Logic Control er pt. installeret på en halv snes varmeværker i Danmark. Helsinge Fjernvarme, Hashøj Kraftvarme a.m.b.a. og Hinnerup Fjernvarme a.m.b.a. er nogle af de værker som har opnået besparelser med Fuzzy Logic Control fra JPL Proces Optimering ApS. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 50 af 60

52 9.5 CIRCUIT Electric ELOGIC a/s også kendt under navnet CIRCUIT Electric er en del af KK Elektronik. I forbindelse med SRO arbejde for varmeværker har CIRCUIT Electric tidligere udviklet en vejrstationsstyring, der giver mulighed for optimering af fremløbstemperaturen. Vejrstationsstyringen består af en vejrstationsenhed, der måler udetemperatur, vindstyrke, vindretning og solindfald. Disse data sendes til SRO anlægget via varmeværkets eksisterende PLC styring. På SRO anlægget får personalet adgang til et skærmbillede, der viser vejrstationens data og det skiftende vejrs påvirkning af fremløbstemperaturen. Styrken ved systemet er ifølge Kristian Riberfelt (nu Elconautomation), at systemet kan tilpasses løbende af driftspersonalet. Programmet kan altså løbende forbedres og tilpasses, så de forskellige vejrparametre vægtes rigtigt. Der er tale om en temperaturoptimering uden prognoseværktøj, men en simpel styring efter parametrene: vindhastighed vindretning solindfald temperatur Parametrene vægtes indbyrdes og giver så en variation på ±4 grader omkring en forudbestemt temperaturkurve. Det gode er, at det er rimeligt billigt at installere og simpelt at konfigurere. Det koster ca inkl. installation. Programmet er let at gennemskue og dermed enkelt for driftslederen at optimere på parametrene i programmet. Programmet kan ses i drift hos Solrød fjernvarme. Bjarne Hersom Hansen kunne berette, at Solrød Fjernvarme i 2005 fik Kristian Riberfelt fra CIRCUIT electric til at udvikle programmet til styring af temperaturen til værkets ca forbrugere. I forbindelse med F&U projektet blev der aflagt besøg hos Solrød Fjernvarme, hvor Bjarne Hersom Hansen viste systemet i drift og fortalte om de opnåede besparelser. I løbet af det første år er varmetabet blevet sænket fra 21 % til 19 %, og der er opnået en væsentlig besparelse på ledningstabet. CIRCUIT Electric programmet markedsføres ikke længere, men er medtaget som repræsentant for programmer der udveksles og integreres i værkets eksisterende SRO styring. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 51 af 60

53 9.6 PRESS PRognose og EnergiStyringsSystemet PRESS er udviklet af DTU, men markedsføres og videreudvikles i selskabet Enfor. Programmet består af flere moduler blandt andet et prognosemodul og et optimeringsmodul. Programmerne bygger i høj grad på matematisk modellering af input fra SRO systemet. Der anvendes således ikke en hydraulisk model som i TERMIS. Programmet består af forskellige moduler for varmebehovet som korttids (24 timer) og langtidsprognoser (7 døgn) og kan optimere og regulere fremløbstemperaturen. Det første modul er et dataopsamlingsmodul, hvor alle relevante data om værket og driften er samlet, herunder systematiske variationer i varmeforbruget (fx forskelle mellem dag og nat, hverdag og weekend) samt akkumuleret varme i fjernvarmenettet. Herefter findes et statistikmodul, der består af en række nyttige værktøjer som fx varighedskurver. Opbygningen og sammenspillet mellem modulerne fremgår af Figur Korttidsprognoserne er baseret på de nævnte moduler og lokale målinger af lufttemperatur, vindhastighed mm., mens langtidsprognoserne yderligere er afhængige af meteorologiske prognoser fra fx DMI eller STORM i form af udetemperatur, vindhastighed og solindstråling. Systemet medtager og behandler samtidig oplysninger omkring usikkerheden i den aktuelle prognose. Det er vigtigt, da man derved kan få indtryk af, om prognosen er til at stole på. PRESS bygger på en form for kunstig intelligens og systemet vil automatisk tilpasse sig den aktuelle situation. Eksempelvis vil modellerne til prognose af varmebehov automatisk tilpasse sig ændringer i antallet af forbrugere eller ændringer i brugeradfærd, og modellerne til automatisk regulering tilpasser sig automatisk ændringer i ledningsnettet. Optimeringen af fremløbstemperaturen sker med et optimerings og styringsmodul, der kan regulere fremløbstemperaturen efter en løbende energibalance. Optimeringsmodulet har adgang til data fra SRO anlægget og modtager oplysninger om de aktuelle driftsparametre. Modulet holder øje med hele nettet og lagrer oplysninger om de energibehov, der findes i forskellige dele af ledningsnettet. I forbindelse med F&U projektet har Næstved Varmeværk fået installeret PRESS til optimering af varmeværkets fire forsyningszoner. Figur Med PRESS har værket fået en løsning som kan beregne en nøjagtig lastprognose som grundlag for produktionsplanlægning og driftsstyring. Optimeringsmodulet er en samlet softwareløsning, der er i stand til at kommunikere med værkets SRO og lave komplicerede prognoseberegninger af tryk og temperatur. Programmet får input fra en vejrprognose og fra målepunkter i nettet og beregner den mest fordelagtige drift. Der er ikke behov for en ledningsdatamodel, da programmet får Figur Ledningsnet i Næstved alle oplysninger gennem målepunkterne, samt et opsamlet detaljeret kendskab til behovet hos forbrugerne som funktion af udetemperatur og vindforhold. Programmet anvender disse data til at ramme den nødvendige fremløbstemperatur mere præcist end førhen og derved mindske ledningstabet markant. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 52 af 60

54 Figur Principdiagram af optimeringsmodulet PRESS Systemet er selvlærende og adaptivt, dvs. det tilpasser sig automatisk det aktuelle fjernvarmesystem og kan tilpasse sig ændringer og udbygninger i systemet. Oplæringstiden er 3 4 måneder. Erfaringer med PRESS Roskilde Fjernvarme Roskilde Forsyning fik i år 2000 installeret et PRESS optimeringsmodul og erfaringen her var en reduktion af nettabet med 16 %. Næstved Varmeværk besøgte Roskilde Forsyning i forbindelse med valg af en optimeringsløsning. På figur ses de marginale driftsudgifter i form af reduceret varmetab og øget elforbrug til pumperne. Den gennemsnitlige fremløbstemperatur før og efter PRESS blev installeret fremgår af figur Dataene er fra 2000 og Figur 9.6.3: Marginale driftsudgifter opdelt efter varmetab og elforbrug. Figur 7.6.4: Gennemsnitlig fremløbstemperatur før og efter implementeringen af PRESS. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 53 af 60

55 9.7 Bilag 1 Installation og udbytte Nedenstående skema viser værkernes oplevede udbytte og anbefaling i forhold til andre værker, som ønsker at indføre driftsoptimering af ledningsnettet. Installation Små Værker (simple net) Mellemstore (ringforbindelser) Store værker (flere centraler) TERMIS TO Omfattende forberedelse Krav om ledningsnetmodel Overblik og dokumentation Høj investering i forhold til udbytte Overblik og dokumentation Stort udbytte af ledningsnetmodel Overblik og dokumentation Stort udbytte af ledningsnetmodel PRESS Mindre omkostning Krav om installation af målepunkt Kompleks installation i forhold til værk størrelsen Udbytte af vejrprognose og optimering Mulighed for at køre programmet eksternt Stort udbytte at optimerings og beregnings muligheder Udbytte af operatør brugerflade Stort udbytte af vejrprognose og optimering Overblik via målepunkter Optimering af lastprognose Stort udbytte at model og driftsberegninger. Udbytte af operatør brugerflade Produktionsoptimering Stort udbytte af vejrprognose og optimering Overblik via målepunkter og lastprognose Dokumentation af drift Fuzzy Logic CIRCUIT electric Hurtig installation Lokal vejrmåling Implementeres i SRO Hurtigt udbytte i forhold til 0 styring Gode tilpasnings og reguleringsmuligheder Billigt men mangler gennemskuelig dokumentation. Simpelt og funktionelt. Vanskeligt i forhold til eksisterende styring og SRO Mangler gennemskuelig dokumentation. Ingen lastprognose Vanskeligt i forhold til eksisterende styring og kompleksitet samt eksisterende SRO AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 54 af 60

56 9.8 Bilag 2 Vurderingskriterier for de valgte optimerings løsninger Der er tale om en generel vurdering, baseret på subjektive udsagn fra deltagerne med baggrund i de aktuelle projekter beskrevet i denne rapport.. Svar og vurderinger er forsøgt anskueliggjort ved en smiley (fra 0 4 ) Circrit Vurderingskriterier TERMIS TO PRESS Fuzzy Logic electric Programdokumentation Hvordan vurderes den skriftlige program dokumentation. Supportorganisation Hvor stærk er supportorganisationen INSTALLATION Gennemskuelighed Er programfunktionerne gennemskuelige Adgang til data Er der let mulighed for at hente data ud af programmet/ beregningerne. Brugerflade Er brugerfladen på programmet tidssvarende for dagens standarder. Installations-tid Er der kort eller lang installations-periode Lang Typisk 2-6 mdr. Middel Typisk 1-2 mdr. Kort Standart med tilpasninger Installations kompleksitet Er installationen kompleks og kræver samarbejde fra flere specialister SRO rådgiver mv. JA JA Nej Nej Indkøringsperiode Hvor lang er indkøringsperioden før programmet er installeret. Programkompleksitet Er programmets beregningsmetoder gennemskuelige for lægfolk. Krav til ledningsnetdata Stilles der høje krav til viden og kvalitet af ledningsnet data Skal tilpasses kalibreres og optimeres Ja men kompleks Er selvlærende og kræver en indkøringsperiode Komplekse og matematisk delvist uigennemskuelige Middel nøjagtighed Få leverandørdriftstilpasninger Delvist uigennemskuelige Middel Typisk 1-2 mdr. Tilpasset Manuel tilpasning af parametre Generelt gennemskuelige metoder Lav nøjagtighed Høj nøjagtighed Lav nøjagtighed Målepunkter i nettet Skal der etableres målepunkter til online måling En mulighed Et krav Ingen Ingen GIS/ Model Er krav om GIS data til en model Ja Nej Nej Nej AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 55 af 60

57 DATA INPUT Anvendelse af forbrugsdata Anvender programmet forbrugeroplysninger Ja Ja delvist Nej Nej Forbrugsprognose Genereres en forbrugsprognose som en del af optimeringen Nej en forbrugs prognose er nødvendigt input til beregningen Se fodnote* * Ja- en matematiske prognose med høj nøjagtighed Ingen prognose Dog mulighed for graddagsinput Forbrugsprofiler Er der mulighed for at skelne mellem forskellige forbrugstyper Ja Nej Lokale vejerdata Anvendes Lokale vejrdate Ja Ja Ja Ja Vejrprognose Anvendes vejrprognose for de kommende timer Ja- online Ja- online Nej Nej Ledningsnet model Anvender programmet en ledningsnetmodel til optimering af driften Ja med dynamisk beregning Nej Nej Nej ØKONOMI Softwarepris Er der stor, lille eller ingen inv. Høj Middel Lav ingen Installationsomkostninger Skal der bruges egner timer og skal der f.eks. bruges eksterne rådgivertimer. Høj Høj Lav Lav Driftsomkostninger Betaling af løbende ydelser til vedligeholdelse licens eller eksterne services f.eks. vejrprognose Høj Middel Lav Lav Ingen prognose DRIFT Optimeringsevne Hvor effektivt vurderes det at systemet kan optimeres med det valgte program. Høj Middel Lav Lav Overblik over ledningsnet Giver systemet et bedre overblik over distributionen Overblik over drift Giver systemet et bedre overblik over driften Operatørkontrol Har operatøren mulighed for at lave tilpasninger * Til TERMIS TO kan enten anvendes en simpel indbygget graddagsmodel, en forbrugsprognose genereret med en tilhørende load forecast er eller en eksternt genereret forbrugsprognose. TERMIS load forecast er programmet har ikke været anvendt og det har ikke været muligt at lave en konkret sammenligning af de to prognoseprogrammer indbygget i TERMIS og PRESS. AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 56 af 60

58 DRIFTSDOKUMENTATION Forbrugerstyring (DMS) Er det muligt at integrere forbrugsstyring af kunder Ja Ja Nej Nej Ledningsdimensionering Kan programmet anvendes i forbindelse med dimensionering Ja Nej Nej Nej Vedligeholdelsesplaner Kan programmet anvendes i forbindelse planlægning af vedligeholdelse Ja Nej Nej Nej Optimering af hydraulik Kan hydrauliske problemer analyseres Ja Nej Nej Nej Lukkelister Kan der udskrives lukkelister på berørte forbrugere Ja Nej Nej Nej Lækagekontrol Kan programmet anvendes i forbindelse med lækageovervågning Ja Ja Nej Nej AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 57 af 60

59 9.9 Bilag 3 Spørgeskema til værkerne Forudsætninger - Størrelse af varmetab inden projektets begyndelse. - Styringsniveau Antal af eksisterende måle og aflæsningspunkter samt evt. nye punkter. - Tegningsmateriale af ledningsnet Programmer til driftsoptimering - Opstartsvanskeligheder? - Konvertering af data ( fx GIS oplysninger til udformning af ledningsnet, hive data ud af programmerne temp, flow mm.) - Sammenhæng med eksisterende EDB, måling og styring (kobling til SRO anlæg) - Brugerflade/ brugervenlighed - Samarbejde med leverandør - Driftspersonalets forudsætninger for at sætte sig ind i programmet - Fordele/ ulemper Resultater - Lavere fremløbstemperatur i dag? - Mindre ledningstab? - Varmeakkumulering i ledningsnettet? - Tilfredshed med optimeringsprogrammet - Økonomisk besparelse AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 58 af 60

60 Programmet Installation og samarbejde med leverandør Brugervenlighed Service og Support Dokumentation Teknikken Prognose og varmebehovsberegning. Overblik over ledningsnettet Dataudveksling med SRO Modtagelse og implementering i organisationen? Resultaterne Styring af fremløbstemperaturen? Ledningsnet og overvågning Besparelse på ledningstab i forhold til investering (tilbagebetalingstid) Pris og kvalitet Er projektet forløbet tilfredsstillende? AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 59 af 60

61 I hvor høj programmet forbedret den daglige styring af afgangstemperaturen fra værket? I hvor høj grad opleves programmet som brugervenligt i driften erfaringer fra medarbejdere. Har programmet skabt bedre prognoser for det kommende døgns varmebehov. Har programmet skabt et bedre overblik over systemet og ledningsnettet? Hvordan oplevedes samarbejdet mellem de involverede (SI, SRO leverandør og egne folk) Hvordan modtog medarbejderne det nye program? Har I fået det ud af projektet som i forventede? Lever programmet op til forventningerne? Hvordan var samarbejdet mellem de involverede (SI, SRO leverandør og egne folk) Hvordan opleves dagligdagen i forhold til styring af afgangstemperaturen? Hvordan opleves dagligdagen i forhold til overblik over systemet og ledningsnettet? Hvordan fungerede den eksisterende styring i SRO? Hvordan har det været at skulle koble SRO systemet med optimeringsprogrammet? AAEN Rådgivende Ingeniører A/S Side 60 af 60