Bygninger og Smart Grid Fjernvarme med fokus på vandvarmere samt varmtvandsog direkte fjernvarmetilsluttede hårde hvidevarer Christian Holm Christiansen, Teknologisk Institut, cnc@teknologisk.dk
Indhold Introduktion til fjernvarmen i forhold til smart grid og bygninger Forskellige elementer med potentiale: Vandvarmere Varme- og ventilationsanlæg Varmtvands- og vekslertilsluttede hårde hvidevarer Grøn gas Sammenfatning
Fremtidens energiforsyning Smart grid Smart energy Varmepumper Fjernvarme Gas PV PV PV VP EV EV EV Husstande: ca. 30.000 ca. 1,6 millioner ca. 390.000 (2012)
Smart energy og bygninger Forsyningsselskaber & andre markedsaktører Home automation Services Kunde/ bruger Samspil Smart meters Bygningsinstallationer & apparater
Brændsel/El Produktion af varme, kulde (og el). Supplering med vedvarende energikilder Akkumulering Distribution Fjernvarmeunit/Fjernkøleunit Akkumulering Distribution Varmeafgivelse/Kuldeafgivelse Bygningens varme- eller kølebehov Fjernvarme (og køling) Fjernvarmesystem Bygning
Fjernvarmeproduktion (det kan vi allerede :-)
Fjernvarmeunits - Lavtemperaturvandvarmere Design loads: 50 C 3 kw 45 C 25 C 10 C 50 C 32.3 kw 45 C 25 C 10 C
Fjernvarmeunits Længere ned i fremløbstemperatur Elpatron <> varmepumpe Eksempel: micro booster varmepumpe, COP > 5, eloptag < 150 W Fremløbstemperatur: 40 C Mest relevant ved store forbrug Relativ dyr teknologi endnu Kilde: Grontmij, Danfoss, DTU m.fl.
Fjernvarme Varme- og ventilationsanlæg Akkumulering i bygninger Rumtermostater med kommunikation, så rumsætpunkt kan ændres fra distancen Energibesparelser >< Komfort >< Differentierede priser Periodesænkning >< kapacitet ><smart grid Behovstyret ventilation >< smart grid Kilde: Danfoss Kilde: Telefunken Smart Building
Elforbrug, husholdninger ca. 1300 GWh i alt i Danmark
Wh Apparater - EnergyFlexHouse 300 Onsdag d. 13. januar 250 200 150 100 50 Kogeplade Ovn Emhætte Lys Apparater Vask+Tørretumbler Solceller Opvaskemaskine solvarmekreds Ventilation 0 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00
Fjernvarme - Våde apparater Manuel udskudt start eller intelligent udskudt start Erstatning af el med varme: varmt vand eller indbygget varmeveksler Normal brug: OM VM 00:01 12:00 24:00 Udskudt start: OM VM 00:01 12:00 24:00 Varmtvandstilsluttede maskiner: VV OM VM 00:01 12:00 24:00 VV = Vandvarmer OM = Opvaskemaskine VM = Vaskemaskine
Varmtvands- tilsluttede maskiner Varmt vand: 55 C Vask: 60 C Ved 40 C vask kan hele effekttoppen til elopvarmning af vandet barberes væk
Varmtvandstilsluttet vaskemaskine - måleresultater Varmtvandstemperatur, 55 C Program 40 60 90 Koldtvandstilslutning Minutter 151 167 196 kwh 0,74 1,11 2,04 Varmtvandstilslutning Minutter 136 143 170 kwh 0,19 0,42 1,26 Tidsbesparelse pr. vask Minutter 15 24 26 Elbesparelse pr. vask kwh 0,55 0,69 0,78 Elbesparelse pr. vask % 74 62 38 Varmtvandstemperatur, 45 C Program 40 60 90 Koldtvandstilslutning Minutter 151 167 196 kwh 0,74 1,11 2,04 Varmtvandstilslutning Minutter 138 150 187 kwh 0,23 0,48 1,55 Tidsbesparelse pr. vask Minutter 14 17 9 Elbesparelse pr. vask kwh 0,51 0,64 0,49 Elbesparelse pr. vask % 69 57 24
Varmtvandstilsluttede maskiner Eksempel - Fællesvaskeri 8 vaskemaskiner, blødtvandsanlæg, baseret på mindst 60 C varmt vand 1200 liter elektrisk beholdervandvarmer (kunne også være på fjernvarme) 2 kr/kwh Høj pris fra kl. 05 til kl. 22 1 kr/kwh 70 C 95 C 60 C
Fjernvarme maskiner med indbygget veksler Vaskemaskiner, tørretumblere og opvaskemaskiner med indbygget veksler Backup-el i maskinerne Kilde: ASKO Tørretumbler Vaskemaskine
Fjernvarme maskiner med indbygget veksler Elbesparelse afhængig af fremløbstemperaturen Funktion Model Kapacitet Elforbrug, standard* kwh Besparelseseksempel med 55 C fremløbstemperatur Elpris kwh 2 Fjernvarmepris kwh 0,614 Elforbrug, HWC** kwh HWC 55 Opvaskemaskine Vaskemaskine Tørretumbler I alt Elbesparelse % 53 50 83 - Hus 215 288 - - El, uden varmetilslutning kwh 283 293 365 941 El, med varmetilslutning kwh 133 147 62 342 Varme kwh 165 161 364 690 El, uden varmetilslutning kr. 566 586 730 1882 El, med varmetilslutning kr. 266 293 124 683 Fjernvarme kr. 101 99 223 423 Besparelse kr. 199 194 383 775 Elbesparelse 80 C frem % Elbesparelse 55 C frem % Opvaskemaskine D5654 XL 14 kuverter 1,04 0,16 85 53 Vaskemaskine W6884 8 kg 1,2 0,2 85 50 Tørretumbler T784 7 kg 3,51 0,4 89 83
Gas og Smart energy - Grøn gas Kilde: Fluxys, Energinet.dk & Gasunie
Gas og varmeanlæg i bygninger Mikrokraftvarme Hybridsystem Samlet løsning med kedel og elektrisk varmepumpe Energipris kan bestemme, hvad der skal levere varmen Kedler er billig spidslast- og backupkapacitet (især for store anlæg) Introduktion sker lige nu i Tyskland, senere kommer England og Holland Kilde: Bosch Thermotechnology
Gas og apparater Gasfyrede apparater, der reducerer elforbruget/belastningen: tørretumblere kogeblus ovne Kommer hybriderne, der kan drives af både gas og el?
Sammenfatning Smart grid er kun en del af løsningen Smart energy dækker det hele Spændende udfordring i at optimere og implementere løsninger, der går på tværs af forskellige brugere og forsyningsselskabers behov samt Home Automation, der spiller sammen med bygningens øvrige installationer og apparater Rammevilkår mangler Fjernvarmen spiller allerede en stor rolle i elsystemet, men det kan udbygges til også at omfatte tiltag hos kunderne/brugerne Akkumulering/afladning af bygningers varmekapacitet Optimal varmtvandsproduktion til en given kunde Varmtvands- og varmevekslertilsluttede tørretumblere, vaske- og opvaskemaskiner. Rapport: www.danskfjernvarme.dk Varmtvands- og vekslermaskinerne også sammen med varmepumper pga. af effektfaktor (erstatter direkte el i maskinerne). Grøn gas kommer også til at spille en rolle