Varmepumper og overskudsvarme ved Fjernvarme Fyn Erfa træf om energibesparelser, 2. maj 2018 Agenda: 1. Varmepumpers effektivitet 2. Mulige varmekilder - oversigt 3. Varmepriser for varmepumper i forhold til andre typer fjernvarme produktionsanlæg 4. Varmepumpe ved Ejby Mølle renseanlæg? 5. Varmegenvinding fra Facebook datacenter Peer Andersen, Fjernvarme Fyn
Figur: Energistyrelsens teknologikatalog
COP Eksempel på teoretisk Lorenz COP: Fjernvarme Tf/Tr 75/40 Varmekilde afkøles 5 grader I praksis COP op til 60 % af teoretisk 18 16 14 12 10 8 6 4 2 Lorenz COP Tf/Tr 75/40 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Temperatur varmekilde C (afkøling 5 C )
Optimering af COP eksempel: Varmekilde 30 C Fjernvarme 70 C 25 C 55 C 20 C 40 C
Optimering af COP: Lavest mulig fjernvarme fremløbstemperatur Mindst mulig ΔT i alle varmevekslere 2-trins varmepumper ved stor løftehøjde i kompressor Flere varmepumper i serie ved store ΔT på henholdsvis den kolde og varme side af varmepumpen, f.eks. ved opvarmning af fjernvarme fra retur- til fremløbstemperatur. Dette gør også det samlede anlæg billigere, idet højtrykskompressorer er dyrere end lavtryksmaskiner.
Mulige varmekilder: Industriel overskudsvarme begrænsede mængder, høj temperatur procesvarme Datacentre lav temperatur procesvarme Fjernkøling lav temperatur varmekilde, mest interessant med proceskøling om vinteren. Spildevand lav temperatur varmekilde Grundvand lav temperatur varmekilde Havvand lav temperatur varmekilde Luft ubegrænset varmemængde
Varmepriser, fjernvarmeproduktion Investerings- og D&V omkostninger i hht. teknologikataloget Varmeproduktion Levetid virkningsgrad Investering Mio. kr. /MW Investering Mio. kr./mw/år Brændsel kr./mwh D&V fast Mio. kr./mw/år D&V variabel kr./mwh Varmepris variabel kr./mwh gaskedel 25 1,03 0,45 0,02 432 0,01 8,2 428 fliskedel 25 1,15 5,22 0,21 180 0,24 7,5 164 flis KV (bypass) 25 1,12 7,11 0,28 180 0,30 7,3 168 varmepumper 25 3,5 5,22 0,21 650 0,01 25 210
Varmepriser, fjernvarmeproduktion Investerings- og D&V omkostninger i hht. Teknologikataloget Varmepumpe COP: 3,5
Varmepriser, fjernvarmeproduktion Investerings- og D&V omkostninger i hht. Teknologikataloget Varmepumpe COP: 5
Ejby Mølle Renseanlæg Kapacitet 410.000 PE Gns. Belastning 270.000 PE
Ejby Mølle Renseanlæg Kapacitet 410.000 PE Gns. Belastning 270.000 PE Gasproduktion i rådnetanke Produktion af el- og varme på gasmotorer Ca. 40.000 GJ/år varmeproduktion 100 % egenforsyning med el Ca. 15.000 GJ sælges som fjernvarme til Fjernvarme Fyn
Flow, m3/h Ejby Mølle Renseanlæg 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Flow, m³/h Udløbsflow 2016 0 01-01-2016 01-07-2016 30-12-2016 Dato
Temperatur, C Ejby Mølle Renseanlæg 25,0 20,0 Temperatur før varmepumpe, C Udløbstemperatur 2016 15,0 10,0 5,0 0,0 01-01-2016 01-07-2016 30-12-2016 Dato
Effekt, MW Ejby Mølle Renseanlæg 120 Udløbseffekt potentiale 2016 Nedkøling til 5 C 100 80 60 40 20 0 01-jan 01-jul 30-dec Dato
Ejby Mølle Renseanlæg Spildevand Fjernvarme Mellemveksler Renset byspildevand er ikke helt rent vand mulighed for begroning i varmeveksler Nødvendigt at rense varmeveksler til spildevandet jævnligt Rensning kan ske med CIP anlæg mere eller mindre automatisk eller ved mekanisk rensning Parallelkoblede mellemvekslere muliggøre rensning uden stop af varmepumpe Temperaturtab over mellemveksler reducerer COP i forhold til direkte varmeveksling af spildevandet i varmepumpens fordamper Det undersøges, om lavtemperaturfjernvarme fra varmepumper kan blandes med højtemperatur fjernvarme fra eksisterende KV-anlæg for at forbedre COP
Overskudsvarme fra Facebook
Fjernvarme Fyns produktionsenhederne på Havnegade 120 FYV 7 kul Idriftsat 1991 Kul: 500.000 t/år El: 322 MW Varme: 490 MJ/s (modtryk/max) FYV 8 CHP halm Idriftsat 2009 Halm: 200.000 t/år El: 32 MW Varme: 88/120 MJ/s (modtryk/max) FFA CHP 11-13 affald Linje 11 & 12: 2*8,5 t/timen (1995) Linje 13: 17 t/timen (2000) Affald: 300.000 t/år El: 20 MW Varme: 105 MJ/s Source: Fjernvarme Fyn 17
Varmeproduktion ved Fjernvarme Fyn Varme efterspørgsel Kul Overskudsvarme Biomasse Affald Vinter Forår Sommer Efterår Vinter Source: Fjernvarme Fyn 18
Facebook overskudsvarme reducerer kulandelen til 25% Brændselsmiks 2016 Affald 23% 31% Kul 28% Halm 1% 11% 3% Flis 3% Industriel overskudsvarme Biogas og træpiller -> 25% Olie og NG Facebook overskudsvarme Source: Fjernvarme Fyn 19
Overskudsvarme kan udvindes i forskellige kvaliteter Retur ( 40 o C) Høj kvalitet Mellem kvalitet Lav kvalitet Kraftværk 80 o C Direkte veksling Industri Royal/Albani Orkla/Kims 50 o C Direkte til retur Let industri Nova-Print 50 o C Varmepumper Spildevand Datahaller By Fremløb ( 80 o C) Source: Fjernvarme Fyn 20
Facebooks datacenter og Fjernvarme Fyns overskudsvarmeanlæg Facts: Data center ejes og drives af Facebook Varmepumper ejes og drives af Fjernvarme Fyn Data center og varmepumper forsynes med vedvarende energi 100.000 MWh overskudsvarme forsyner 6900 huse (6 pct. af distribution) 2017: Investeringsbeslutning 2020: Drift Source: www.facebook.com/odensedatacenter/ 21
Facebook og varmepumper i Tietgenbyen Data center Fjernvarmenet Varmepumper Source: www.facebook.com/odensedatacenter/, Fjernvarme Fyn 22
Datahal
Overskudsvarmeanlægget (Tietgenbyens Varmecentral)
Besøgscenter
Besøgscenter
Surplus heat recovery principle Source: Fjernvarme Fyn 27
Fjernvarme Fyn has long history of utilizing surplus heat from industries Surplus heat in the Fjernvarme Fyn grid Supplier name Description 2016 2016 2020 [MWh] [houses] [houses] Royal Unibrew - Albani Beer brewery 1 669 92 Orkla - KiMs Potato chips 1 589 88 Odense Kommune Crematory Crematory 991 55 Glud & Marstrand Can production 9 723 537 Mette Munk Cake production 233 13 Nova-Print Printing 130 7 Waldemar Brin - Tasso Cast iron bar 2 450 135 Facebook Data 6 900 Sum 16 785 927 Source: Fjernvarme Fyn 28
The datacenters are coming At least 4 hyper scale datacenters has announced plans in Denmark (newspaper article - data not updated/ validated) Apple in Viborg Buildings: 166,000 m2 Operation: 2026 Google in Fredericia Buildings: 118,000 m2 Operation:? Apple in Aabenraa Site: 2.9 mi. m2 Operation: 2019 Facebook in Odense Buildings: 56.500 m2 Operation: 2020 Source: Fyens.dk (July 10, 2017) 29
Facebook surplus heat is integrated in the low temperature distribution grid Source: Fjernvarme Fyn 30