Varmepumper i fjernvarmen

Transkript

1 Varmepumper i fjernvarmen Niels From, PlanEnergi Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 1

2 PlanEnergi Rådgivende ingeniørfirma 30 år med VE 30 medarbejdere Kontorer i Skørping Aarhus København Fjernvarme Solvarme Sæsonlagre Varmepumper m.m. Energiplanlægning Biogas Vindmølle VVM Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 2

3 Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 3

4 Hvorfor skal vi omstille til VE? Forsyningssikkerhed / sikkerhedspolitik Klima og miljø Reduceret import Beskæftigelse og teknologieksport Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 4

5 Nationale, politiske målsætninger 2050: 100% VE 2035: 100% VE til el og varme 2020: 50% el fra vindkraft 400 MW solceller 50% gylle til biogas Varmepumper Endnu ingen målsætninger Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 5

6 Varmepumper Hvorfor? Nationale målsætninger På kort sigt (2035): Udfasning af fossile brændsler På længere sigt: Udfasning af biomasse til opvarmning Klima & miljø Ingen lokale emissioner Varmekilderne er CO 2 -neutrale / brændselsfrie Elektriciteten bliver mere og mere grøn Økonomi Naturgas-kraftvarme er under pres Varmepumper kan reducere varmeprisen Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 6

7 Udredning for Udarbejdet af PlanEnergi Teknologisk Institut GEO Grøn Energi Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 7

8 Excl. røggas: 4 varmepumper El-drevne varmepumper i danske fjernvarmesystemer, 2013 Ejer Installeret år Systemløsning Varmekilde Varmeydelse VP/system COP VP (system) Vejen Varmeværk 2003 Komb. med fliskedel Røggas 0,7 MW 4,2 Frederikshavn Forsyning 2009 Stand alone Spildevand 1,0 MW 2,7-3,2 Bjerringbro Varmeværk 2010 Komb. med motor Røggas 0,8 MW 5,1 Brande Varmeværk 2010 Komb. med kedel Røggas 0,65 MW 4,2 Bjerringbro Varmeværk 2011 Komb. med kedel Røggas 0,5 MW 5,2 Hanstholm Varmeværk 2011 Komb. med kedel Røggas 0,3 MW 5,8 Vinderup Varmeværk 2011 Komb. med motor Røggas 0,67 MW 5,2 Bjerringbro Varmeværk 2012 Stand alone / komb. Spildvarme 3,7 MW 4,8 Brædstrup Fjernvarme 2012 Stand alone Borehulslager (solvarme) 1,2 MW 3,2 Hundested Varmeværk 2012 Komb. med kedel Røggas 0,8 MW 4,8 Lading Fajstrup Varmefors Komb. med KV (uafh. drift er mulig) Returvand (Røggas) 0,13 MW 4,3 (2,6) Marstal Fjernvarme 2012 Stand alone Damvarmelager (solvarme) 1,5 MW 3,1 Skjern Papirfabrik 2012 Stand alone (direkte vv.) Spildvarme 3,9/5,3 MW 5,0 (6,7) Vejen Varmeværk 2013 Komb. med fliskedel Røggas 1,0 MW 4,1 Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 8

9 Hvad er en varmepumpe? Varmepumpe-systemet El-optag Varme optaget ved lav temperatur El-drevet varmepumpe Varme afgivet ved høj temperatur Varmetab Varmekilde Køleanlæg = Varmepumpe COP varm Varme-produktion / El-forbrug Proportional med T max / ( T max T min ) Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 9

10 Potentielle varmekilder Med høje temperaturer (> T retur ) Røggas Industriel spildvarme Geotermisk varme Med lave temperaturer (< T retur ) Industriel spildvarme & fjernkøling Spildevand Grundvand Overfladevand (å, sø, fjord, hav) Jordvarme Luft Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 10

11 Valg mellem biomasse og varmepumper Mulige fjernvarmekilder Fremtidig dækningsgrad Fossile brændsler 0% Affald Overskudsvarme (ved fuld temperatur) Solvarme Biomasse og biogas Lavtemperatur varmekilder + El (varmepumper) Max. 50% Mindst 50% Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 11

12 Energistyrelsens fjernvarmeanalyse De 4 områdetyper Centrale områder Mellemstore fjernvarmeområder Mindre affaldsområder Små fjernvarmeområder Fremtidig varmeproduktion Affald og biomasse Affald og biomasse Affald og biomasse Solvarme og varmepumper Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 12

13 Barrierer Selskabsøkonomi Varmepumper kan p.t. kun lige konkurrere mod naturgas Forbud mod varmepumper i centrale områder Projektbekendtgørelsen (BEK nr. 566 af 02/06/2014): Varmekilder Varmepumper i fjernvarmen er et nyt marked Varmepumpeprojekter tager lang tid Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 13

14 Mulige incitamenter Forsyningssikkerhedsafgift (FSA) Reduceret el-afgift Fritagelse for PSO Anlægstilskud Godskrivning af energibesparelsen 1 års varmeproduktion minus 1 års el-forbrug Svarer til ca. 20% af investeringen Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 14

15 Varmepumper Hvordan? Varmekilder og varmedræn Feasibility Projektering Myndighedsbehandling Udbud og kontrakter Etablering Indkøring, garanti-tests, aflevering Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 15

16 kr./mwh-varme Varmepumpers varmepris Produktionspris inkl. anlægsinvestering for en varmepumpe COP = 3,0 COP = 4,0 Anlægsinvestering Service og vedligehold Elpris Net- og systemtarif Distributionstarif (B-lav jf. tabel 5.3) Netto elafgift (sats 2014 fratrukket refusion) PSO-tarif Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 16

17 Økonomi Eksempel med naturgas Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 17

18 Varmegrundlag MWh/år Spidseffekt: 4,4 MW Varmepumpe Forudsætninger Varmekilde: Grundvand Effekt: 2,0 MW COP: 3,0 incl. el til pumper Pris: 12 Mkr Energiomsætning beregnes i energypro Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 18

19 Driftsstrategi excl. PSO Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 19

20 El-spotpriser 2012 excl. PSO timer 783 timer 670 timer timer El-spotpriser DK Uvægtet gennemsnit = 270 kr/mwh Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 20

21 Resultater excl. PSO (Incl. PSO) Varmepumpen producerer 80% af varmen svarende til fuldlasttimer/år Driftsbesparelse = 2,4 Mkr/år (1,6 Mkr/år) Simpel tilbagebetalingstid = 5,0 år (7,5 år) 15 års levetid giver en intern rente på 19% Kapitalomkostninger = 1,0 Mkr/år Nettobesparelse = 1,4 Mkr/år (0,6 Mkr/år) svarende til ca kr/år pr. forbruger (1.000) Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 21

22 Varmepris / [kr./mwh-varme] Varmepris / [kr./mwh-varme] Varmepumper og biomasse Produktionsomkostninger varmepumpe, biomassebaseret KV og varme Produktionsomkostninger varmepumpe, træpillebaseret KV og varme VP. COP = 4,0 400 VP. COP = 4, VP. COP = 5,0 Biomassekedel, virkningsgrad 105 % VP. COP = 5,0 Træpillebaseret varme, virkningsgrad 90 % Nordpool elpris / [kr./mwh-el] Bio KV, virkningsgrad 105 % Nordpool elpris / [kr./mwh-el] Træpillebaseret KV, virkningsgrad 90 % Varmepumper kan ikke konkurrere med flis eller halm Varmepumper med høj COP kan konkurrere med træpille-kedler, men ikke med KV Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 22

23 Store varmepumpe-projekter i fjernvarme-systemet 3 temadage i december 2014: 1. december i København 4. december i Aalborg 16. december i Kolding Inspirations-katalog: 15 cases Drejebog Beregningsprogram Udarbejdet for Udarbejdet af Grøn Energi Teknologisk Institut PlanEnergi Rambøll Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 23

24 Varmeproduktionsfordeling / [MWh/år] Varmeeffekt / [MW] Produktionsenhed Varmeeffekt / [MW] Beregningsprogram Drejebog til store varmepumpeprojekter i fjernvarmen Simpel beregning af selskabsøkonomien i et varmepumpeprojekt 14. oktober 2014 Gaskedel u/eco 500 Hold musen over denne celle! Projektbeskrivelse Gaskedel m/eco Andeby Kraftvarmeværk - Grundvandsvarmepumpe Gasmotor 400 Forudsætninger 2 Varmebehov MWh/år 3 GraddøgnsAfhængigt Forbrug (GAF) 70% - Solvarmeanlæg 4 Areal 0 m2 5 Marginalpris 10 kr./mwh-varme Varmepumpe Billigste produktionsenhed (excl. solvarme) 6 Betegnelse Gasmotor Varmeeffekt 3,0 MW 8 Tilgængelighed 25% - 9 Marginalpris 400 kr./mwh-varme Gaskedel u/eco Næstbilligste produktionsenhed (excl. solvarme) Gaskedel m/eco 10 Betegnelse Gaskedel m/eco Varmeeffekt 2,0 MW Gasmotor Tilgængelighed 100% - Varmepumpe 13 Marginalpris 450 kr./mwh-varme Spidslastenhed Betegnelse Gaskedel u/eco 0 15 Marginalpris 500 kr./mwh-varme Uden VP Med VP Marginale varmeproduktionsomkostninger / [kr./mwh] Varighedskurve uden varmepumpe Gaskedel u/eco Gaskedel m/eco Gasmotor Varmepumpe - Varighedskurve med varmepumpe Gaskedel u/eco Gaskedel m/eco Gasmotor Varmepumpe - Varmepumpe 16 Varmekilde afkøles fra 9 C 17 Varmekilde afkøles til 2 C 18 Fjernvarmevand opvarmes fra 35 C Resultater Fuldlasttimer Varmeproduktion Varmefordeling 19 Fjernvarmevand opvarmes til 75 C timer/år timer/år MWh/år MWh/år Lorentz-virkningsgrad 50% - 36 COP-varm (årsgennemsnit) 3,34-45 Produktionsenhed Uden VP Med VP Uden VP Med VP Uden VP Med VP 21 Investering 6,0 mio. kr./mw-varme ,0% 0,0% 22 Varmeeffekt 1,0 MW 37 Varmepumpens marginalpris 355 kr./mwh-varme Varmepumpe ,0% 37,0% 23 Tilgængelighed 90% - 38 Varmepumpens fuldlasttimer timer/år Gasmotor ,1% 22,6% 24 El-pris (incl. afgifter m.m.) 110,0 øre/kwh-el Gaskedel m/eco ,4% 36,7% 25 Drift og vedligehold 25 kr./mwh-varme 39 Investering kr. Gaskedel u/eco ,5% 3,7% 26 Pris for varmekilde (købspris) 0 kr./mwh-køl 40 Driftsbesparelse kr./år I alt ,0% 100,0% 27 Værdi af køling (salgspris) 300 kr./mwh-køl 41 Simpel tilbagebetalingstid 8,2 år 28 Andel af solgt køling 0% - 29 Teknisk levetid 15 år 42 Intern rente 8,6% p.a. 30 Afskrivningsperiode 15 år års kapitalomkostninger kr. 31 Lånerente 4% års nettobesparelse kr. Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 24

25 Opsummering 1 Varmepumper har et stort potentiale for at lave grøn fjernvarme Ingen varmepumpe uden varmekilde Rentabiliteten er meget afhængig af COP COP er meget afhængig af temperaturerne Ikke 2 varmepumpe-projekter er ens Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 25

26 Opsummering 2 Varmepumper har nemmest ved at konkurrere mod naturgas Biomasseværker bør igangsætte pilotprojekter Varmepumpe-projekter kan tage lang tid, så se at komme i gang Start med de mest rentable projekter! Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 26

27 Tak for opmærksomheden M T Varmepumper i fjernvarmen Workshop for Region Syddanmark Odense, den 12. november 2014 Niels From 27