Klimavarmeplan 2010 Klimavarmeplan 2010 er den strategiske plan for udviklingen af fjernvarmen i Aarhus frem mod 2030: Byrådet i Aarhus ønsker at tilgodese: Forsyningssikkerhed Mindre CO 2 Energieffektivitet Mindre brændsel Vedvarende energi Også biomasse Integration med el (samt biomassekonvertering, affald og transport)
VE i varmeforsyningen Aarhus fjernvarme på 100% sol et tankeeksperiment Forudsætning: Nuværende varmebehov dækket 100% med solvarme Tab i sæsonlager på 20% (erfaring fra eksisterende anlæg) Fremløbstemperaturen sænkes til 75 C (i stedet for 105 C) Nøgletal: Nødvendigt solfangerareal 8.5 km 2 grundareal ca 20 km 2 (2500 fodboldbaner) Nødvendigt varmelager 37 mio m 3 grundareal ca 4 km 2 Anslået pris 15 mia kr (ny blok på Studstrupværket ca 5 mia kr)
VE i varmeforsyningen Tankeeksperimentet illustrerer, at 100% solvarme er en mulighed, men arealbehovet er en barriere. Samarbejde med omegnskommuner og andre fjernvarmeorganisationer i regionen nødvendigt/ønskeligt Ved at sænke solvarmeandelen til 50% og supplere med andre teknologier (feks varmepumper) kan arealbehovet reduceres væsentligt. Solvarme kan introduceres gradvist demonstrationsprojekter under forberedelse Blå: Solfanger, Rød: Varmelager Naturlig størrelse
Hvad gør vi i dag Studstrup Kul og biomasse 72% Fossile brændsler Biomasse Bæredygtig energi Harlev, Sabro og Solbjerg Biomasse 8% Lisbjerg og Reno Syd Affald 19% Oliefyr ved spidsbelastning 1%
Hvad har vi besluttet at gøre i 2017 I dag Studstrup Biomasse 52% Fossile brændsler Biomasse Bæredygtig energi Lisbjerg og Reno Syd Affald 19% Harlev, Sabro og Solbjerg Biomasse 8% Lisbjerg Biomasse 18% Bæredygtig energi fra biogas og overskudsvarme 3% Oliefyr ved Spidsbelastning 0%
Vores mål i 2030 Fossile brændsler Biomasse Bæredygtig energi I dag 2017 Bæredygtig energi fra mange energikilder 54% Lisbjerg og Reno Syd Affald 19% Harlev, Sabro og Solbjerg Biomasse 8% Lisbjerg Biomasse 19% Studstrup Kul og biomasse 0% Oliefyr ved Spidsbelastning 0%
Varmeplan Aarhus efter 2016 MW Produktionsplan 2016 Efter biomassekonvertering og etablering af nyt halmfyret kraftvarmeværk 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 173 345 517 689 861 1033 1205 1377 1549 1721 1893 2065 2237 2409 2581 2753 2925 3097 3269 3441 3613 3785 3957 4129 4301 4473 4645 4817 4989 5161 5333 5505 5677 5849 6021 6193 6365 6537 6709 6881 7053 7225 7397 7569 7741 7913 8085 8257 8429 8601 Årets timer Oliekedler Studstrupværket Skanderborg Flis Halmfyret kfrafvarme Renosyd AVA AffaldsCenter Overskudsvarme Rådighed oliekedler Rådighed Studstrupværket Rådighed andre anlæg
Vedvarende Energikilder
Fjernvarmen får en vigtig rolle i udnyttelsen af el fra vind
Bæredygtig energi fra mange kilder: Overvejende kendte teknologier men uafprøvede Potentielle forsøgs- og demoanlæg: Store varmepumper (havvand/spildevand) Solfangere (høj/lav temperatur) Varmelagre (grundvand, dam) Industriel overskudsvarme / Biokonvertering (Aarhus Havn er center for agro-virksomheder) Geotermi Fjernkøling (synergi med fjernvarmeområdet)
Bæredygtig energi fra mange kilder: Overvejende kendte teknologier men uafprøvede Potentielle forsøgs- og demoanlæg: Store varmepumper (havvand/spildevand) Solfangere (høj/lav temperatur) Varmelagre (grundvand, dam) Industriel overskudsvarme / Biokonvertering (Aarhus Havn er center for agro-virksomheder) Geotermi Fjernkøling (synergi med fjernvarmeområdet)
Kompressionsvarmepumpens virkemåde Effektfaktor = 7kW / 2kW = 3,5 2 kw (Tilført el-energi) Jordslanger Kompressor. Trykket øges og dermed også temperaturen Kølemidlet fordamper Varmeanlæg + 2 grader 50 grader 5 kw -1 grader Kølemidlet kondenseres 7 kw 40 grader Lavt tryk Drøvleventil Højt tryk
Varmepumpers effektivitet Varmepumpningseffektivitet (ideel Carnot): n Carnot (%) = 100/(1-T kold /T varm ). T skal indsættes i Kelvin Med eksemplet fra Kompressionsvarmepumpens virkemåde: n Carnot (%) = 100/(1-275/313) = 823 % Eksemplet viser en COP på 3,5 og ikke 8,23? Det skyldes, at kompressionsvarmepumpen ikke er en ideel Carnot maskine, men har en virkningsgrad - i dette eksempel på 42 %
Solfangereffektivitet...og afgangstemperaturen er 80 C Hvis fjernvarmetemperaturen til solfangeren er 40 C (som i et traditionelt fjernvarmesystem) så vil solfangeren fange 66 % af energien i den sol, der rammer den.
Solfangereffektivitet og afgangstemperaturen er 45 C Hvis fjernvarmetemperaturen til solfangeren er 25 C (som i et lavtemperatur fjernvarmesystem så vil solfangeren fange 77 % af energien i den sol, der rammer den.
Damvarmelager
Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Det traditionelle fjernvarmesystem som vi kender det i dag 125 Udslip af CO2 80 70 Varmeveksler
Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Fjernvarmesystemet med brug af centrale varmepumper Mindre CO2 2 40 80 70 Varmepumpe Varmepumpe
Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Fjernvarmesystemet med brug af centrale varmepumper og med varmepumper i nye bygninger Mindre CO2 2 40 80 70 Varmepumpe Varmepumpe
Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Et koldt energifordelingssystem bryder helt med en traditionel opbygning af varmeforsyningen. Systemet baser sig på: 1. Mediet er 10 40 C vand 2. Overskudsvarme fra boliger og virksomheder der lettere og billigere kan benyttes i systemet. 4. Varmepumpeenhed i alle bygninger hvor energien hentes fra mediet 5. Varmebeholder i udvalgte bygninger for regulering og udnyttelse af lavpris tidsrum 3. Hele systemet inklusive varmepumper og varmebeholder samt elforbrug hertil, kan opfattes som fjernvarmesystemet og opereres og reguleres af AVA 2 40 80 70 Varmepumpe Varmepumpe
Vi vender OGSÅ op og ned på fjernvarmenettet Distributionsledning, fremløb 55-70 C mod nu 70-80 C Distributionsledning, fremløb 40 C mod nu 70-80 C Transmissionsledning, fremløb 40 C mod nu 100-120 C Varmepumpe Varmepumpe
Varmeforsyning Aarhus Ø
Varmeforsyning Aarhus Ø
Varmepumpemodul for Aarhus Ø Principskitse Vandvarmepumpe Ammoniakvarmepumpe Isgenerator H2O kompressor Kondensator NH3 kompressor Kondensator Fra havet 2 C T1 = 28,7 C T2 = 65-70 C T3 = 41-48 C Til havet -1 C T1 = Kondenseringstemperatur vandkredsen T2 = Kondenseringstemperatur ammoniakkredsen T3 = Fjernvarme retur temperatur
1 Geding
Dias nummer 25 1 Mogens Gårdsmann; 13-01-2015
Microbooster
Microbooster station Akkumulerings beholder Vand varmer Radiator kreds
Østjydsk Halmvarme (a.m.b.a) Solbjerg Harlev Sabro
Energieffektiv varmeforsyning af Harlev Forslag til 50% solvarmedækning: Solvarmeanlæg: 40.000 m2 (evt delvis CSP) Sæsonvarmelager: 120.000 m2 Ny hedtvandshalmkedel Absorptionsvarmepumpe
Damvarmelager (Dronninglund 50% af behov i Harlev) Vandindhold 62.000 m3 Energiindhold 5.000 MWh tab 10-20%/år Temperatur 90 / 10 C
Systemkobling med varmelager og varmepumpe Diagram: Dronninglund Fjernvarme
Harlev - 50% solvarme
Energieffektiv Varmeforsyning af Harlev
Solfangerdemo i Sabro
Solfangerdemo i Sabro
Solfangerdemo i Sabro
Solfangerdemo i Sabro
Fjernkøling Fjernkøling er kommerciel - ikke teknik Jagten på synergier: Er der et fjernkølemarked Er der mulighed for varmesalg Samtidighed/lagring Stordriftsfordele Regulatoriske hindringer
Geotermi Geotermi og Biogas
Varmeplan Århus - 1985 Biogas Gylle m.m. Biogasanlæg Elspidslastanlæg Opgraderingsanlæg Biogaslager Kraftvarmeanlæg Akkumulator Biometan Naturgas. Spidslastkedel
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Studstrupværket Affaldsforbrænding
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Studstrupværket med varmeakkumulator
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Studstrupværket Tilsatsfyring med halm
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Studstrupværket Besluttet træpillefyring
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Mere vind og solstrøm Elkedel
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Halmfyret kraftvarmeværk
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Solvarme
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Transport på el incl. akkumulering/smartgrid?
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Varmelager i forbindelse med solvarme
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Varmepumpe i forbindelse med solvarmelager
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Store elektriskdrevne varmepumper
Klimavarmeplan Varmeplan Århus 1985-1985 - 2030 Bioraffinering/syntesefuel
Varmeplan 2030Århus - 1985 Museum /Musikhus Nord
Varmeplan Klimavarmeplan Århus 2010-1985 Udviklingen - baseret på Klimavarmeplan 2010 - medfører et langt mere komplekst energisystem i 2030
Fremtidens kompetencer skal støtte: Risikovurdering Købmandsskab (salg, markedskendskab) Strategisk Planlægning Udbuds-/kontraktjura Modellering / Data Warehousing El-/brændsels-/commodities handel Teknologi (teknik, vedligeholdelse?) varmeplanaarhus.dk
Backup slides
Varmeforsyning Aarhus Ø
Varmepumpers effektivitet Skulle der foretages et løft til 90 vil varmepumpens elforbrug stige, fordi der her løftes 40 Derfor udløser et løft fra 20 50 det samme elforbrug som fra -10 20, fordi der i begge tilfælde løftes 30 Elforbruget i varmepumper afhænger af hvor mange grader varmen skal løftes
Varmeforsyning Aarhus Ø