Værktøj til økonomisk og miljømæssig analyse Beregningsværktøj for planlæggere og rådgivere udarbejdet med tilskud fra ELFORSK Svend Erik Mikkelsen, COWI A/S 1
Agenda Hvad kan værktøjet? Hvordan virker det, hvad gør man? Eksempel Videreudvikling, HYBRID 1.0 2
Hvad er Screeningsværktøj COWI, Hofor, SDU, Grundfos, Danfoss og Logstor Elforsk støtte Exel baseret simulering med timeværdier og referenceår Beregner i bredden mere end i dybden. Formål at udpege interessante anlæg til nærmere analyse Og at lave parametervariationer på effektiviteter og temperaturer Kræver at brugeren har en vis indsigt og overblik for at kunne fortolke resultaterne Og for ikke at overfortolke dem 3
Formål Udvide markedet for fjernkøling Bygger på FJERNKØL 1.0 som kun regner på køling Regne på systemer, der kombinerer køling med lavtemperatur(fjern)varme, hvor kølecentralen som varmepumpe udnytter varmen i vinterperioden. Desuden beregne den økonomiske gevinst ved at integrere et køle eller varmelager, så man enten kan reducere systemets installerede effekt eller udnytte døgnets varierende el- og varmepriser til at optimere systemets driftsøkonomi. 4
5
5 Køling og varme styret efter varme - med varme- og kølelager Hav/sø 4 til18 C Grundvand ca. 10 C Udeluft -12 til 30 C Frikøling Kølelager Kølebehov 6 Funktion: Maskiner (der kan levere tilstrækkelig høj temp) styres efter varmebehov. Kølebehov der ikke er dækket af frikøling dækkes af med køling bundet til varmeproduktionen med et kølelager. COP genberegnes. Figuren viser energistrømme Varme Varme høj temp Varme mellem temp Varme lav temp. Køling EL Køling bundet til varmeproduktion El Varme Varme-drevet maskine, adsorption ADS Varme-drevet maskine, absorption ABS Mellemtmp. varme Eldrevet køling Varmedrevet køling Lavtmp. varme Varmedrevet køling Varmelager Lav tmp. lager Fjernkølenet Lavtemperaturfordeling Mellemtemperaturfordeling Varmebehov mellem tmp. Varmebehov lav tmp. Eldrevet maskine (kølekompressor) Kølekunder og varmekunder
Hvad er output dimensionering af hovedkomponenter, beregning af investeringer, beregning af de årlige omkostninger til energiudgifter, forrentning mv., beregning af salgspriser på varme og el (kr./kwh) samt miljøbelastning i form af CO2. 7
8
9
Der kan regnes på følgende anlægstyper Anlæg med kun køling uden kølelager. Anlæg med kun køling med kølelager. Anlæg med køling og varme styret efter køling - med køle- og varmelagre. Anlæg med varme og køling styret efter varme - med køle- og varmelagre. Anlæg med køling og varme med optimeret styring - med køle- og varmelagre. 10
Komponenter Eldrevet køle/varme maskine (COP beregnes) Varmedrevet køle/varme maskine (COP indsættes) Gasdrevet køle/varme maskine (COP indsættes) Kilder Luft på grundlag af referenceår (timeværdier) Grundvand med konstant temperatur Sø/havvand med månedsværdier for temperatur 11
Styring Vælge mellem dimensionering efter varmebehov eller kølebehov Nødvendig effekt beregnes ud fra timeværdier for forbrug og indsatte antal timer hvor forbruget ikke dækkes I system med optimeret styring vælges det der giver de største maskiner Vælge mellem styring efter kølebehov og styring efter varmebehov Typisk det samme som der dimensioneres efter Vælge mellem at bruge lager til at spare kapacitet eller spare penge på energi Hvis penge så fyldes lageret når energien er billigere end gennemsnitspris Hvis kapacitet gøres maskiner mindre indtil behovet ikke mere dækkes. Prøve sig frem. 12
Forbrug Forbrug af varme ved lav temperatur, ved mellemtemperatur og køling. Indsættes som Årsværdier som fordeles på timer af programmet (graddage og køleprofiler) Månedsværdier som fordeles på timer af programmet (graddage og køleprofiler) Timeværdier beregnet andet sted og som indsættes direkte Temperaturer på forsyning 13
Investeringer Investering Indsættes som enhedspriser eller samlet erfaringspris pr,. kw Pris på fjernkølerør som afstand gange m pris Pris på havvandskøler som pris pr. kw plus pris pr. m Pris på lagre pr. m³ Bygningsarbejde Uforudset som en pct. del 14
Energipriser Priser Elpris, kr. pr. MWh Køb af varme, kr. pr. MWh Salg af lavtemperaturvarme, (bruges hvis kølepris beregnes), kr. pr. MWh Salg af mellemtemp. varme (bruges hvis kølepris beregnes), kr. pr. MWh Salg af køling (bruges hvis varmepris beregnes), kr. pr. MWh Variation på priser Faktorer på timeværdier på døgn og måned på salg og køb af el og varme 15
Finansiering Amortifiseringsperiode (tilbagebetaling af lån), år Kalkulationsrente Drift, vedligehold, reinvestering for kølecentral Drift, vedligehold, reinvestering for andre anlæg Administrationsomkostninger, pct. af omsætningen Afgifter indsættes 16
Miljø Beregning af CO₂ udledning på grundlag af Definition af evt. kraftvarmeværk mellem ren kedel og ren kraftvarme Valg af brændsler El fast kg pr. kwh. 17
Demonstration 18
Hvor Brochure på www.elforsk.dk Omtale på www.cowi.dk og www.elforsk.dk Program og brugermanual ved henvendelse til Svend Erik Mikkelsen sem@cowi.dk 19
HYBRID 1.0 Til bygninger, ikke noget fjernkølenet Samme matematik næsten Ny brugerflade Lettere at lave parametervariationer Flere kilder Flere systemer Ikke valg mellem dimensionering af maskiner efter køling og varme Ingen valg af styring efter varme og køling 20
Tak for opmærksomheden 21
2 Kun køling uden kølelager Hav/sø 4 til18 C Grundvand ca. 10 C Udeluft -12 til 30 C Frikøling Kondenseringsvarme (til vand eller luft) Kølebehov 22 Funktion: Kølebehov dækkes først med frikøling med valgt medie. Resten forsynes med maskinkøling med varme til valgt medie. Figuren viser energistrømme Varme høj temp Varme lav temp. Køling EL El Varme Varme Varme-drevet maskine, adsorption ADS Varme-drevet maskine, absorption ABS Eldrevet køling Varmedrevet køling Varmedrevet køling Fjernkølenet Lavtemperaturfordeling Mellemtemperaturfordeling Eldrevet maskine (kølekompressor) Kølekunder og varmekunder
3 Kun køling med kølelager Hav/sø 4 til18 C Grundvand ca. 10 C Udeluft -12 til 30 C Frikøling Kondenseringsvarme (til vand eller luft) Kølelager Kølebehov 23 Funktion: Som 2, men med kølelager. Lageret fyldes efter et af to principper: p) Lageret fyldes når energien er billig k) Lageret fyldes når det er muligt (vil spare maskinkapacitet) Figuren viser energistrømme Varme høj temp Varme lav temp. Køling EL El Varme Varme Varme-drevet maskine, adsorption ADS Varme-drevet maskine, absorption ABS Eldrevet køling Varmedrevet køling Varmedrevet køling Fjernkølenet Lavtemperaturfordeling Mellemtemperaturfordeling Eldrevet maskine (kølekompressor) Kølekunder og varmekunder
4 Køling og varme styret efter køling - med varmelager Hav/sø 4 til18 C Grundvand ca. 10 C Udeluft -12 til 30 C Frikøling Kondenseringsvarme (til vand eller luft) Kølebehov 24 Funktion: Maskiner styres efter kølebehov hvorfra er trukket frikøling. Kondenseringsvarme bruges til varme hvis muligt og kondenseringstemp. hæves. Hvis ikke muligt bortkøles varmen i valgt medie. Figuren viser energistrømme Varme høj temp Varme mellem temp Varme lav temp. Køling EL Varme-drevet maskine, adsorption ADS Varme-drevet maskine, absorption ABS Varme bundet til køleproduktion som kan aftages Varme der ikke kan aftages og derfor bortkøles El Varme Varme Mellemtmp. varme Eldrevet køling Varmedrevet køling Lavtmp. varme Varmedrevet køling Mellem temp, lager Lav tmp. lager Fjernkølenet Lavtemperaturfordeling Mellemtemperaturfordeling Varmebehov mellem tmp. Varmebehov lav tmp. Eldrevet maskine (kølekompressor) Kølekunder og varmekunder
5 Køling og varme styret efter varme - med varme- og kølelager Hav/sø 4 til18 C Grundvand ca. 10 C Udeluft -12 til 30 C Frikøling Kølelager Kølebehov 25 Funktion: Maskiner (der kan levere tilstrækkelig høj temp) styres efter varmebehov. Kølebehov der ikke er dækket af frikøling dækkes af med køling bundet til varmeproduktionen med et kølelager. COP genberegnes. Figuren viser energistrømme Varme Varme høj temp Varme mellem temp Varme lav temp. Køling EL Køling bundet til varmeproduktion El Varme Varme-drevet maskine, adsorption ADS Varme-drevet maskine, absorption ABS Mellemtmp. varme Eldrevet køling Varmedrevet køling Lavtmp. varme Varmedrevet køling Varmelager Lav tmp. lager Fjernkølenet Lavtemperaturfordeling Mellemtemperaturfordeling Varmebehov mellem tmp. Varmebehov lav tmp. Eldrevet maskine (kølekompressor) Kølekunder og varmekunder