ENERGIOPTIMERET SVØMMEBAD Januar 2010 Svend V. Pedersen, Teknologisk Institut Energi og Klima Center for Køle- og Varmepumpeteknik
INDHOLDSFORTEGNELSE Indledning... 3 Beskrivelse af udgangspunkt for projektet... 4 Opsummering af projektets resultater... 5 Fastlæggelse af hal, Svømmehal, bruserum og andre bade... 6 Beskrivelse af de 3 scenarier... 6 Fastlæggelse af rammer for svømmehallen... 6 Estimering af energibehov... 8 Beskrivelse af normtal for svømmehaller... 8 Beskrivelse af fordeling af forbrug for de 3 scenarier... 10 Detaljeret Beskrivelse af energifordeling samt besparelser ved optimering... 11 Beskrivelse af model til udregning af døgn- og månedsvariationer... 14 Oplæg til energikilder og deres integrering i bygningen... 15 beskrivelse af mulige teknologier... 15 Beskrivelse af muligheder for integrering... 17 konceptudformning... 17 Case 1: Svømmehal... 18 Case 2: Svømmehal + Hal... 26 Case 3: Svømmehal + Hal + Højskole... 34 Case 4: Svømmehal/Hal/Højskole samt energilevering til Hou Kraftvarmeværk... 41 afdækning af muligheder for samspil med fjernvarmeværket... 45 Produktion og styring i praksis... 45 Afgiftsregler: Elprisen... 45 Varmepumper... 47 Afgifter... 47 Produktion af varme ved storforbrugere... 48 Produktion af varme ved fjernvarmeværket... 49 muligheder for storforbrugere af fjernvarme for at producere varme til fjernvarmenettet... 50 2
INDLEDNING I forbindelse med Egmont Højskolens projekt Bevæg-Befri-Beløn, som omfatter nybygningen af et svømmebad og tilhørende sportshal, er der udarbejdet et energiog miljøoptimeringsprojekt for byggeriet. Projektet har til formål at sikre et meget lavt energiforbrug til rum- og vandopvarmningen af Egmont Højskolens nybyggeri, samt at sikre at energiforbruget bliver så CO 2 neutralt som muligt. Dette skal opnås gennem en høj anvendelse af vedvarende energikilder som solvarme, varmepumper og ved at optimere samspillet med kraftvarmeværket og elforsyningsnettet, således at varmepumpen i samspil med kraftvarmeværket kan bidrage til reguleringen af overløbsel. Det er endvidere et selvstændigt formål at dokumentere den opnåede energireduktion og reducerede miljøbelastning i det færdige byggeri i sammenhæng med det øvrige energiforsyningssystem. Det skal afdækkes, om det er muligt at benytte havvand i svømmehallen, og de mest energioptimale rensningssystemer skal afdækkes og udvælges. Af energioptimeringstiltag arbejdes der med at opvarme svømmehallen ved hjælp af en varmepumpe med havvandsoptag kombineret med solvarme, solceller og andre vedvarende energikilder, samt med tilslutning til det eksisterende kraftvarmeværk. Aktivitetshallen og svømmebadet er gode eksempler på nybyggeri, hvor der anvendes store mængder energi til opvarmning og ventilation, og hvor anvendelsen af ny energiteknologi kan demonstreres. Energioptimeringstiltagene, ideerne og løsningerne herfra søges desuden implementeret på en sådan måde, at de kan benyttes ved optimering af eksisterende svømmehaller og haller. Det skal desuden undersøges, hvorledes der kan laves et optimeret samspil med kraftvarmeværkets produktion af varme og forbruget til Hallen og Svømmebadet. Varmepumpen giver desuden mulighed for, at kraftvarmeværket kan producere fjernvarme af overløbsel. Projektet vil afklare mulighederne for at benytte mellemstore varmepumper til regulering af overløbsel ved større fjernvarmekunder, og om det eventuelt er fordelagtigt at foretage opvarmningen af bade- og lagertanke i lavtarifperioder. Det skal også afdækkes, om det vil være muligt at benytte varmepumpen til produktion til fjernvarmenettet og derved sikre udnyttelsen af overløbsel. Der findes i alt 75 svømmebade i Region Midtjylland, og erfaringerne kan desuden benyttes i forbindelse med etableringen af varmepumpeanlæg til regulering af overløbsel ved andre større fjernvarmekunder. Egmont Højskolen har som mål, at driftsudgifterne til el og varme i hal og svømmebad maksimalt må udgøre 400.000 kr. årligt. 3
BESKRIVELSE AF UDGANGSPUNKT FOR PROJEKTET I ansøgning for projektet blev der regnet med, at der skulle opføres en svømmehal med et bassinareal på 250 m 2, samt at der skulle laves en udvidelse af den eksisterende sportshal med 1022 m 2 og et motionsrum på 232 m 2. I alt ville udvidelsen omfatte 2540 m 2. Energibehovet og driftsudgifterne beskrevet i ansøgningen er baseret på nøgletal for svømmehaller i Danmark, og disse nøgletal er udregnet med baggrund i overfladearealer for bassinerne. Derfor knytter driftsudgifterne sig til svømmehallen, og besparelsespotentialerne er fokuseret på denne. Energiudgiften for driften af svømmehallen må ikke overstige 400.000 kr. årligt til el og varme. Det er i projektet et mål at reducere CO 2- emissionen fra driften af svømmehallen med 30%, set i forhold til hvis svømmehallen var opført efter tidens standard og med en forsyning af varme fra et gasmotordrevet kraftvarmeværk. For at svømmehallen kan bidrage til at udjævne el-overløb og en svingende el-produktion som konsekvens af en øget el-produktion med vindmøller, er det et mål, at forbruget af energi til opvarmning af svømmebadet kan tilpasses den aktuelle elpris. Mulighederne for benyttelse af varmepumper til regulering af overløbsel ved større fjernvarmekunder skal klarlægges. Erfaringerne fra projektet skal kunne anvendes i andre svømmebadsprojekter herhjemme og i udlandet. 4
OPSUMMERING AF PROJEKTETS RESULTATER Målet med projektet er, at den projekterede hal og svømmehal i forbindelse med Egmont Højskolen vil kunne drives med et meget lavt energiforbrug til rum og vandopvarmning, samt at det bliver så CO 2 -neutralt som muligt. Det er et mål, at CO 2 -emissionen ved driften af svømmehallen skal være 30% lavere end traditionel forsyning baseret på fjernvarme fra det nærliggende naturgasfyrede kraftvarmeværk. Ved at benytte varmepumpe kombineret med solvarme vil CO 2 - emissionen være 44,3% lavere end ved forsyning med fjernvarme. Målet er derfor opnået. Energiforsyningen til svømmehal, hal og Højskole er beskrevet i 4 scenarier, hvor der er lavet energi- og miljøregnskab for de enkelte scenarier. Disse scenarier kan danne grundlag og eksempel for andre projekter. Målet med scenarierne er at vise, hvilken forsyning der ud fra en samfundsøkonomisk betragtning er billigst, og som giver den laveste CO 2 -udledning. Der er lavet beregninger for varmepumper og solfanger sammenlignet med fjernvarme. Energiomkostningerne til drift af svømmehallen skulle for svømmehallen være på maksimalt 400.000,- kr. ved en elpris på 1,5 kr/kwh og en fjernvarmepris på 0,74 kr/kwh. Med varmepumpe og solvarme bliver energiomkostningerne til drift af svømmehallen på 396.175,- kr. og dette er med en elpris på 1,7 kr/kwh. I scenarierne er der inkluderet løsninger, som kan bidrage til, at opvarmningen af svømmebadet kan tilpasses den aktuelle elpris. Dette er gjort ved at benytte enten en buffertank eller svømmebassinet som døgnlagringstank. Ved tilslutning til fjernvarmenettet kan fjernvarmeværkets lagertank benyttes som lager. Mulighederne for at benytte mellemstore varmepumper til regulering af overløbsel er beskrevet i økonomi- og miljøberegningerne for scenarierne. Da der i scenarierne er taget udgangspunkt i forskellige energibehov, kan de hver for sig danne eksempel for andre tilsvarende projekter, hvor man vil lave energiforsyning med mellemstore varmepumper og solvarme. 5
FASTLÆGGELSE AF HAL, SVØMMEHAL, BRUSERUM OG ANDRE BADE Der blev inden udbud af arkitektkonkurrencen udarbejdet 3 scenarier for opbygning af svømmehallen. BESKRIVELSE AF DE 3 SCENARIER Scenario 1: Scenario 2: Scenario 3: Et traditionelt 12,5 x 25 m bassin samt et ca. 80 m 2 varmtvandsbassin. Bassinerne forudsættes at kunne adskilles via fleksible vægge. Varmtvandsbassinet skal kunne skifte hurtigt mellem 34 og 40 C via buffertank og varmepumpe. Det samlede bruttoareal for svømmehallen er skønnet til 958 m 2. Som scenario 1, med følgende ændringer: Bredden af det traditionelle 25 m bassin er reduceret med 2,5 m. Der forudsættes ikke hurtig temperaturskift i varmtvandsbassinet, hvorfor buffertank og varmepumpe herfor udgår. Det samlede bruttoareal for svømmehallen er reduceret til 808 m 2. Som scenario 2 med følgende ændringer: Det selvstændige varmtvandsbassin inkl. bygning er udeladt, idet 25 m bassinet udføres som et multifunktionelt bassin opdelt med skot. Der etableres buffertanke og varmepumpe for hurtige temperaturskift. Det samlede bruttoareal for svømmehallen er reduceret til 610 m 2. FASTLÆGGELSE AF RAMMER FOR SVØMMEHALLEN Til de videre beregninger er beregningsgrundlaget følgende: Det er besluttet, at vi i projektet arbejder videre med scenarie 3. For scenarie 3 vil der blive opsat 3 sammenligninger: 1: Beregning baseret på normtal for eksisterende svømmehaller. Dette gøres, for at potentialer kan vurderes. 2: Beregning for en normal opbygning. 3: Beregning for en energioptimeret svømmehal. Scenarie 3: Svømmehal Hal Korrigering i ift. grundtegning Bassinareal 250 m 2 +62,5 Svømmesal 610 m 2 +30 m 2 Hal 1446 m 2 +326 m 2 Omklædning + toilet 290 m 2 123 m 2-29 m 2 Lette områder 314 m 2 +314 m 2 I alt 900 m 2 1900 m 2 +657 m 2 6
Ved beregningen af energiforbruget tages der udgangspunkt i arkitekttegninger for svømmehallen, tegnet inden projektets start af Mogens Hansen. 7
ESTIMERING AF ENERGIBEHOV BESKRIVELSE AF NORMTAL FOR SVØMMEHALLER Udgangspunktet for udregning af energiforbrug og besparelsespotentialer for svømmehallen er nøgletal for energi- og vandforbrug i svømmehaller fra 2006. Disse nøgletal er baseret på en undersøgelse lavet af Teknologisk Institut i 2006, hvor der er indsamlet oplysninger på energi- og vandforbrug i eksisterende svømmehaller. For at kunne sammenligne energiforbruget for den projekterede svømmehal med nøgletallene for eksisterende svømmehaller omregnes energiforbruget til en energiramme pr. m 2 bassinareal. Energirammen er et mål for, hvor meget primærenergi, der benyttes til drift af svømmehallen, og forbruget af el-energi indgår med en faktor 2,5. Årsagen til at elforbruget ganges med en faktor 2,5 er, at man for at producere 1 kwh el skal benytte en indfyret kulmængde svarende til 2,5 kwh. Bassinareal Forbrug Enhed Under 300 Over 300 m 2, m 2 men under 600 m 2 Over 600 m 2 For alle anlæg EL kwh/m 2 776 723 580 701 bassin/år Varme kwh/m 2 1969 1923 1264 1784 bassin/år Energiramme kwh/m 2 3909 3730,5 2714 3536,5 bassin/år Vand liter/person/år 78 67 71 70 Nøgletal for svømmehaller fra undersøgelse lavet af Teknologisk Institut i 2006. Beregningen for udgangspunktet i Region Midt ansøgningen samt scenarie 3 baseret på normtal for svømmehaller er følgende: Udgangspunkt for ansøgning og scenarie 3: Enhed Oprindeligt oplæg Scenarie 3 Bassinareal m 2 250 312,5 Varmtvandsbassin m 2 0 0 Elforbrug kwh 194.000 242.500 Varmeforbrug kwh kwh 492.250 615.312 Energiramme kwh/m 2 3.909 3.909 bassin/år Omkostninger el Kr. 291.000 363.750 Omkostninger varme Kr. 364.265 455.331 Sum Kr. 655.265 819.081 Elpris 1,5 kr/kwh. Fjernvarmepris 0,74 kr/kwh. 8
Der er lavet en overslagsberegning på, hvad energiforbruget kan reduceres til ved brug af varmepumpe med en effektivitet på 3.5. Målet er, at svømmehallen defineret i ansøgningen, skal kunne drives for 400.000 kr./år. Enhed Oprindelig oplæg med varmepumpe Scenarie 3 med varmepumpe Mål for oprindelig oplæg Bassinareal m 2 250 312 250 Varmtvandsbassin m 2 0 0 0 Elforbrug kwh 194.000 242.500 Varmeforbrug kwh kwh 492.250 615.312 Elforbrug i alt kwh 334.643 418.304 266.666 Energiramme/m 2 kwh/ 3.346 3.346 2.667 overfladeareal m 2 Omkostninger el Kr 501.963 627.455 400.000 Omkostninger /m 2 Kr/ m 2 2.007 2.007 1.600 overfladeareal Sum Kr 501.963 627.455 400.000 Elpris 1,5 kr/kwh, fjernvarmepris 0,74 kr/kwh, varmepumpeeffektivitet 3,5. For at omkostningsmålet på de 400.000 kr./år kan nås, baseret ud fra det oprindelige oplæg med et bassin på 250 m 2, skal det samlede elforbrug inkl. forbrug til opvarmning, reduceres fra 334.643 kwh til 266.666 kwh. Dette svarer til en reduktion på 21 % på det samlede elforbrug inkl. forbrug til varmepumpe. Dette svarer til, at målet er en energiramme, der ikke overstiger 2.667 kwh/m 2 bassinareal. Omkostningsmæssigt er målet at lave en omkostningsreduktion fra 655.265 kr. til 400.000 kr., hvilket svarer til en omkostningsreduktion på 39%. Baggrunden for, at målet for energireduktionen baseres på en energiramme i kwh/m2 bassinareal, er, at bassinarealet er ændret i forhold til det oprindelige projekt. 9
BESKRIVELSE AF FORDELING AF FORBRUG FOR DE 3 SCENARIER Der er ved Teknologisk Institut lavet en undersøgelse af svømmehallers normale fordeling af varmeenergi og el-energi. Fordeling baseret på normtal: Normalfordeling Varme Normalfordeling El % kwh % kwh Bassinvand 10 61531 Belysning 20 48500 Ventilation servicebygning 10 61531 Sauna 20 48500 Ventilation Svømmehal 45 276890 Diverse 5 12125 Øvrig opvarmning 10 61531 Ventilation 20 48500 Diverse 5 30765 Varmeanlæg 5 12125 Bruservand 20 123062 Vandbehandling 30 72750 Total 100 615312 Total 100 242500 Fordelingen af varme og elforbrug for en svømmehal med 312 m 2 bassinareal baseret på normal fordeling af forbrug for svømmehaller, med baggrund i undersøgelse fra Teknologisk Institut 2006. 10
DETALJERET BESKRIVELSE AF ENERGI- FORDELING SAMT BESPARELSER VED OPTIMERING Der er lavet en beregning for svømmehallen, hvor energiforbruget er beregnet mere detaljeret. Beregningen er baseret på en traditionel udførelse af en svømmehal lavet efter dagens byggestandard, samt for en energioptimeret svømmehal. Beregningerne for svømmehallen er lavet af Rambøll og Søren Jensen. Varmebehov: Varmeforbrug Traditionel Optimeret Uden afdækning Med afdækning Tab Scenarie 3 Scenarie 3 MWh MWh Bassinrum, 2-lags energirude 61 Bassinrum, 3-lags energirude 41 Bade- og omklædningsrum 17 17 Infiltration ved undertryk Kombinationsbassin 56 56 Ventilation, opvarmning af friskluft Kombinationsbassin 48 32 Ventilation, omklædning, traditionel 33 Ventilation, omklædning, roterende 19 Varmt brugsvand 29 29 Spædevand bassiner, traditionelt 6 Spædevand bassiner, havvand (genvinding) 1 Spædevand efter filterskyl, traditionel 88 Spædevand efter filterskyl, havvand genvinding 13 Fordampning 155 113 Varmetab fra tank 1 1 Øvrige uspecificerede forbrug 25 16 Sum 1 519 338 Tilskud Genvinding fra bruservand 30% 9 Varmepumpe til temperaturændring 23 23 Pumper på vandbehandlingsanlæg, traditionelt 98 Pumper på vandbehandlingsanlæg, optimerede 66 Saunaer, traditionelt 50 Saunaer med sluse 40 Sum 2 171 138 SUM 348 200 11
Varmebehov fordelt på forbrugskilder. Elforbrug: Elforbrug Traditionel Optimeret Uden Med afdækning afdækning Forbrug Scenarie 3 Scenarie 3 MWh MWh Belysning, traditionel 30 Belysning, dagslysstyring mv. 14 Ventilation, svømmehal 35 25 Ventilation omklædning 3 2 Ventilation kælder 12 12 Varme og brugsvand 2 2 Varmepumpe for hævning/sænkning af bassintemperatur 23 23 Pumper på vandbehandlingsanlæg, traditionelle 98 Pumper på vandbehandlingsanlæg, optimerede 66 Pumper på havvandsanlæg 3 Saunaer, traditionel 50 Saunaer med sluse 40 Øvrigt uspecificeret forbrug 25 19 Sum 278 206 Elforbrug fordelt på forbrugskilder. Norm Traditionel 2008 Uden afdækning Svømmehalstype Optimeret 2008 Med afdækning Optimeret 2008 Med afdækning +VP Reduktion ift. norm Normalfordeling Varme % MWh MWh MWh MWh % Bassinvand 10 61,5 128 38 38 38,2 Ventilation servicebygning 10 61,5 33 19 19 69,1 Ventilation svømmehal 45 276,9 104 88 88 68,2 Øvrig opvarmning 10 61,5 28 18 18 70,7 Diverse 5 30,8 25 16 16 48,0 Bruservand 20 123,1 30 21 21 75,6 Total 100 615,3 348 200 200 66,0 Fordeling af varmeforbrug, sammenlignet med forbruget for en normal svømmehal. 12
Normalfordeling El Norm Traditionel 2008 Uden afdækning SVØMMEHALSTYPE Optimeret 2008 Med afdækning Optimeret 2008 Med afdækning +VP % MWh MWh MWh MWh % Reduktion ift. Norm Belysning 20 48,5 30 14 14 71,1 Sauna 20 48,5 50 40 40 17,5 Diverse 5 12,1 25 19 19-56,7 Ventilation 20 48,5 50 39 39 19,6 Varmeanlæg 5 12,1 25 25 25-106,2 Vandbehandling 30 72,8 98 69 69 5,2 Varmepumpe 60 Total 100 242, 5 278 200 266 15,1 Energiramme kwh/m 2 /år 3909 3337,6 2288 2104 46,1 Dette svarer til, at energirammen for den optimerede svømmehal med varme forsynet fra varmepumpe er 2104 kwh/m 2 /år, hvilket svarer til en reduktion på 46,1 % i forhold til en gennemsnitlig dansk svømmehal. Det vil sige, at projektets mål med at opfylde en energiramme på 2667 kwh/m 2 /år er opfyldt. Beskrivelse af CO 2 -udledningen For den beskrevne svømmehal opført efter 2008 standard vil CO 2 -udledningen være følgende: CO 2 -udledning fra forbruget af el er 145.116 kg/år og CO 2 -udledningen fra opvarmning med fjernvarme er 79.266,7 kg/år. I alt 224.382,7 kg/år. Såfremt svømmehallen opføres efter 2008 standard og energioptimeret samt med varmepumpe vil CO 2 -udledningen være på 138.852 kg/år. Dette svarer til en reduktion på 38,1%. Det var i projektet et mål at mindske reduktionen af CO 2 med 30% i forhold til en traditionel svømmehal forsynet med fjernvarme. 13
BESKRIVELSE AF MODEL TIL UDREGNING AF DØGN- OG MÅNEDSVARIATIONER Månedsvariationer for varmeforbruget udregnes ved hjælp af BE06 beregningsprogrammet. Resultaterne fra BE06 benyttes som fordelingsnøgle for månedsvariationerne på de forbrugskilder, der ikke er konstante. Ved beregningen af energiforbruget tages der udgangspunkt i arkitekttegninger for svømmehallen, tegnet inden projektets start af Mogens Hansen. 14
OPLÆG TIL ENERGIKILDER OG DERES INTEGRERING I BYGNINGEN BESKRIVELSE AF MULIGE TEKNOLOGIER Varmepumpe Beskrivelse: Løsningsmuligheder: En varmepumpe er en af de energiforsyningsformer, der har været meget fokus på i forbindelse med at gennemføre omkostningsbesparelser på driften af svømmehallen. 1: En varmepumpe, der kun dækker svømmehallens og evt. hallens behov for varme. En sådan varmepumpe vil have en størrelse på omkring 60 kw. Der vil kunne vælges en standardvarmepumpe. Som optagersystem kan vælges enten havvandsoptag eller luft- eller jordslanger. Da temperaturniveauet for hal og svømmebad er relativ lavt, vil driften af varmepumpen kunne ske med en effektfaktor, der er højere end 3,5 på årsbasis. 2: En varmepumpe, som dækker svømmehallens og hallens samt Højskolens behov, men som også kan benyttes til levering af varme til fjernvarmenettet. Der vil da være behov for en varmepumpe på mindst 250 kw. Desuden skal varmepumpen kunne levere varme med en fremløbstemperatur på mindst 70 C. Barrierer: 1: Der er tilslutningspligt til fjernvarme, men denne kan evt. omgås, da der ikke er aftagepligt. Højskolen er i forvejen tilsluttet fjernvarmenettet og er stor aftager af fjernvarme. Teknisk er varmepumperne kendt teknologi. Dog er der udfordringer i forbindelse med havvandsoptageren. 2: Der skal laves et samarbejde med fjernvarmeværket omkring driften og levering til fjernvarmenettet. Det skal afklares, om det skal være Højskolen, der skal være producent, eller om det skal være fjernvarmeværket. Teknisk skal der vælges en løsning, som kan operere med fremløbstemperaturer på mindst 70 C både af hensyn til fjernvarme fremløbstemperaturen samt af hensyn til, at skolen er opvarmet med radiatorer, som kræver en høj fremløbstemperatur. Døgnlagring Beskrivelse: Døgnlagring kan benyttes på flere måder, enten til at producere varme med varmepumpen om natten, hvor der er lavtarif strøm, eller til at gemme solvarme fra dag- til nattetimer. Lageret skal have kapacitet til at hæve temperaturen til 36 C for bassinet, når det skal bruges til varmtvandsbassin. Bassinet har et areal på 250m 2, og regnes der med en gennemsnitlig vanddybde på 1,5 m, svarer det til et volumen på 375 m 3. Den normale bassintemperatur vil være 27 C. Det svarer til, at bassinet har en lagringseffekt på 435,4166 kwh/k. For at kunne hæve temperaturen med 9 K til varmtvandsbassin i hele badet, kræves derfor en lagerkapacitet svarende til 3,9 MWh. 15
Det svarer faktisk til 4,5 dages varmebehov for svømmebadet i vinterperioden og til 15,5 dages varmebehov i sommerperioden. Løsningsmuligheder: A: Opvarmning svømmehal 1: Lageret bruges til produktion af varme om natten med varmepumpe, hvor elprisen er lav. Dette kan evt. gøres uden lager, men ved at hæve bassintemperaturen 1-2 K, og så lade temperaturen falde hen over dagen. 2: Lageret bruges til døgnlager for solvarme, således at solfangerne kan dække svømmehallens behov for varme døgnet rundt i de perioder, hvor der kan produceres med solfanger. Dette kan evt. lade sig gøre ved at hæve bassintemperaturen en smule. B: Opvarmning svømmehal, hal og skole 1: Lageret bruges til produktion af varme om natten med varmepumpen, hvor elprisen er lav. Dette kræver dog et lager på 6,4 MWh. 2: Opvarmning af svømmehal og skole med solvarme om sommeren, kræver et lager på 0,9 MWh, for at der er dækning til nattetimerne. Der er gode muligheder for Højskolen som aftager, når bassinet skal køles fra de 36 C til 27 C. Barrierer: Størrelsen af tanken kan være en barriere både mht. placering og økonomi. Solvarme Beskrivelse: Løsningsmuligheder: Solvarmeanlæg kan benyttes både til rumopvarmning men også til opvarmning af brugsvand. 1: Der kan vælges en løsning, der kan dække svømmehallens og hallens behov for varme om sommeren. 2: Der kan vælges en løsning, der kan dække svømmehallens og skolens behov for varme om sommeren. Generelt er det let at etablere solvarmeanlæg i forbindelse med Højskolen. Solvarmeanlægget kan være en del af den nye svømmehal, men det kan også placeres på Højskolens eksisterende bygninger. Barrierer: Såfremt skolen skal opvarmes med solvarme, kan det være et problem, at der er et gammelt radiatorsystem på skolen, hvilket kræver en høj fremløbstemperatur. Solceller Beskrivelse: Løsningsmuligheder: Barrierer: Solceller vil kunne producere strøm til svømmehallen. Der findes forskellige integrationsmuligheder, herunder integrering i tag samt i vinduespartier. Solceller kan placeres på svømmehallens tag men også på skolens andre tage. På nuværende tidspunkt er prisen og tilbagebetalingstiden en barriere for brugen af solceller. 16
Et solcelleanlæg på 10 m 2 producerer årligt typisk 850 kwh, og anlægsprisen er ca. 45.000 kr. Det vil sige, at anlægget ved en elpris på 1,7 kr/kwh producerer for 1445 kr/år. Dette giver en simpel tilbagebetalingstid på 31 år. Men prisen for større anlæg er lavere. BESKRIVELSE AF MULIGHEDER FOR INTEGRERING KONCEPTUDFORMNING Afsnittet er opdelt i 4 cases, hvor case 1 kan benyttes i forbindelse med andre svømmehaller. Case 2 og 3 er lavet specifikt til Egmont Højskolens projekt: Bevæg - befri - beløn. Case 4 kan anvendes som scenarie, hvor Højskolen bliver leverandør af fjernvarme. 17
CASE 1: SVØMMEHAL Energibehov: Som grundlag for beregninger er scenarie 3 benyttet, hvilket omfatter et bassin på 250 m 2. Effektbehov: Energibehovet til svømmehallen er udregnet. Varmeforbruget er udregnet til 200.000 kwh/år, men svinger mellem 29.400 kwh og 7.700 kwh pr. måned. Brugsvandsforbruget er sat til at være konstant, da der er regnet med en konstant udnyttelse af svømmehallen. Dette vil dog kunne variere alt efter af antallet af brugere, men ligger i gennemsnit på 2.400 kwh pr. måned. Elforbruget er også relativt konstant, men vil variere som funktion af belastningen af svømmehallen. 18
Det viste effektbehov er inkl. brugsvand. Effektbehovet til brugsvand udjævnet over døgnet udgør 3,35 kw. Beregningen viser, at der er behov for maks. 40 kw ydelse fra varmepumpen, men skal varmepumpen køre med tarifstyring, hvorved driftstiden for varmepumpen halveres til natteperioder, skal varmepumpen være af den dobbelte størrelse for at kunne dække opvarmningsbehovet for hele døgnet. Temperaturniveau: Energilevering Vinter Sommer Total % Temperatur [ C] kwh kwh kwh Brugsvand 55-60 16916 12084 29000 14,5 Opvarmning Bassin/svømmehal 37 139709 31291 171000 85,5 Vinter: fra oktober til og med april; Sommer: fra maj til og med september. Varmepumpe: Som det ses af ovenstående skema, går hovedparten af varmebehovet til opvarmning af bygningen og bassinet. Bygningen og bassinet kræver et temperaturniveau på maks. 30-37 C ved normaldrift, hvorimod brugsvandsopvarmning typisk skal over 55 C i tanken. Ved brug af varmepumpe er det en fordel, at varmepumpen opererer med så lavt et temperaturniveau som muligt. Det kan derfor være en fordel at adskille opvarmningen til rum og bassin i forhold til opvarmningen af brugsvand. Havvand som kilde: Der er fra starten forudsat, at varmekilden er havvand, hvilket dog stiller krav til, at afkøling af vandet ikke kommer under frysepunktet. Målinger for Århusbugten for månederne januar til december. Vandtemperaturen i Århusbugten varierer fra +2,6 C til 17 C. Frysepunktet varierer fra -1,0 C til -1,3 C som funktion af saltindholdet. Det kan dog godt lade sig gøre at køre med en afkøling af vandet på 3 K fra januar til marts måned, men kommer temperaturen på havvandet under de 2 C, vil det blive svært at køre med varmepumpen. Den gennemsnitlige vandtemperatur over året er 9,0 C. Fra december til januar falder vandtemperaturen fra 7 til 2,6 C. 19
Jord som varmekilde: Såfremt der vælges jordslanger som energioptag, vil det kræve et jordareal på mindst 3600 m 2 svarende til 3600 meter jordslange. Fordelen ved en jordslange er, at den er billigere at etablere end havvandsanlægget. Desuden er der ikke noget vedligehold ved jordslangen som varmeoptager. Valg af varmekilde: Effektivitet: Da der i dette tilfælde er tale om et mindre anlæg, vil det det være mest oplagt at vælge et jordvarmeanlæg. Dette skyldes at det etableringsmæssigt og driftsteknisk er et simplere anlæg at opføre og drive. Jordvarmeanlægget har den fordel, at der ikke er vedligehold på jordslangerne, hvorimod det havvandsbaserede anlæg med direkte vandindtag kræver vedligehold af pumper og filtre. Baseret for inddata for Nibe Fighter 1125-17 kw, med R407C som kølemiddel, testet i henhold til EN 14511. Vinter Sommer GNS tv/tb 0 0 0 Brugsvand 55 3,3 3,3 3,3 Bassin/svømmehal 35 4,4 4,4 4,7 Årseffektivitet: 200000 kwh/42275,7 = 4,73 Opvarmningspris: 1,7 kr/kwh / 4,73 Omkostning: = 0,3594 kr/kwh = 71868 kr/år Ud fra energileveringen, beskrevet under temperaturniveau, er følgende energioptag beregnet: Nibe Fighter 1125-17 kw. Vinter Sommer Total Temp. C kwh kwh kwh Brugsvand 55 5126 3661,8 8787,9 Bassin/svømmehal 35 31752,0 7111,6 38863,6 36878 10773,4 47671,5 Årseffektivitet: 200000 kwh/47671,5 = 4,197 Opvarmningspris: 1,7 kr/kwh / 4,197 Omkostning: = 0,405 kr/kwh = 81007 kr/år 20
Opbygning: Figuren viser anlægget opbygget af parallelkoblede varmepumper. Anlæg: Anlæg af jordslange kan finde sted nær Højskolen i græsplæner, fodboldbaner og andre grønne arealer. Selve varmepumpesystemet kan opstilles i teknikrummet, som etableres i forbindelse med bygning af svømmehallen. Samspil med elnettet, fjernvarme og andre energikilder: Varmepumpen har den fordel, at den kan indkobles om natten og derved producere til en lav eltarif. Varmepumpeanlægget er opbygget således, at det kan levere varmen ved de nødvendige temperaturniveauer. Dette giver den maksimale effektivitet for anlægget. Men det er ikke muligt at producere til fjernvarmenettet, da det vil kræve et temperaturniveau på mindst 70 C. Fjernvarmen kan være backup i de perioder, hvor der ikke kan trækkes varme fra havet. 21
Økonomi Driftsøkonomi: Der er lavet simuleringer for driftsøkonomien i de tre scenarier. I simuleringen for scenarie B og C er elprisen og udgiften simuleret på basis af spotprismarkedet for 2008. Simuleringen er foretaget i programmet EK-Pro. A: Varmepumpen kører efter fast elpris: 1,7 kr/kwh og COP 3,5 Der er desuden lavet beregninger for, hvad effektiviteten og udgiften vil være, såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer og med de to specifikke anlægstyper. B: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb, COP 3,5. Der er desuden lavet beregninger for, hvad effektiviteten og udgiften vil være, såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer og med de to specifikke anlægstyper. C: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb, samt placeret på fjernvarmeværket. COP 3,5. Ved leveringen til Højskolen regnes der med et ledningstab på 30%. Driftsugift for opvarmning af svømmehallen med varmepumpe/fjernvarme: Opvarmningsform Forventet [kr/kwh] Udgift [kr/år] årseffektivitet Fjernvarme 0,8148 162922.- Varmepumpe A 3,5 0,4856 97120,- NIBE Fighter 4,197 0,4050 81007.- Varmepumpe B 3,5 0,36 71300,- NIBE Fighter 4,197 0,300 60043.- Varmepumpe C 3,5 0,31 61773.- Med tab i fjernvarmeledningsnet på 30% 2,45 0,443 88571.- Det er i simuleringen for B/C beregnet, at den optimale varmepumpestørrelse er 40 kw, og der skal benyttes et lager med en kapacitet på 0,95 MWh. Ud fra de indledende beregninger, vurderes det dog, at der er behov for mindst 60-80 kw varmeeffekt, såfremt svømmehallen skal opvarmes med en tarifstyret varmepumpe. Driftsudgiften er udregnet med en konstant COP-værdi på 3,5, hvilket er forudsætningen, såfremt anlægget opererer med en konstant høj fremløbstemperatur. Den årlige effektivitet for det pågældende anlæg er udregnet ud fra de aktuelle behov. Effektiviteten vil være mellem 3,5 og 5,0, da den største del af opvarmningen er rumopvarmning, som sker ved en fremløbstemperatur på 37 C. 22
Anlægsudgifter: Anlægsudgifter for varmepumpeanlægget (med jordslange): Postering Omkostning Varmepumpe 80 kw 370.000.- Jordslange 3600 m 293.000.- Vekslere til svømmebadsvand*** 60.000.- Veksler til ventilation*** 60.000.- Installation og ombygning 100.000.- Pris total 883.000.- *** Disse vekslere skal benyttes uanset installation. I ovenstående er der benyttet følgende løsninger: Varmepumpen er en standard Nibe Fighter 1140-17, 6 stk. af 15 kw ved 0/45. Disse kan trinindkobles. Alternativt York HPLS70-1, som yder 65 kw, pris 335.000.- Alternativ York HPLS110-1, som yder 105 kw, pris 370.000.- Prisen for Nibe Fighter 1140-17 er baseret på listepriser, priserne på York enhederne er baseret på tilbud. Økonomivurdering: Anlægstype Varmelevering [kwh] Type B Nibe fighter Vejledende anlægspris merpris i forhold til fjernvarme Besparelse i fht. fjernvarme pr. år 200.000 763.000.- 102.879.- 7,41 Simpel tilbagebetalingstid år Miljøvurdering: Miljøvurdering af opvarmningsform: Opvarmningsform CO 2 -emission [kg/kwh] CO 2 -emission [kg/år] Fjernvarme 0,205 41000 Eldrevet varmepumpe COP 0,149 29828 3,5 Mindsket emission 27,3 % 11172 Solvarme: Solvarme kan benyttes som primær energikilde til opvarmning om sommeren. Solfangeranlægget kan dimensioneres på forskellige måder og med forskellige former for solfangere. Normalt udlægges solfangeranlægget til, at det kan dække brugsvandsopvarmningen om sommeren. Alternativt kan det dimensioneres som kombinationsanlæg, der også dækker en del af rumopvarmningen. Der er regnet på flere scenarier, og anlæggenes levering er udregnet på månedsbasis. 23
Varmelevering og økonomi: Areal Anlægstype Tankvolumen Brugsvandslevering Varmelevering Levering total Vejledende anlægspris Besparelse ift.. FJ. Varme pr år m 2 m 3 MWh MWh MWh kr kr År 40 2 16,11 0 16,11 176900 13130 13,5 Simpel tilbagebetalingstid Brugsvand Kombi 80 4 9,43 29,78 39,21 356100 31956 11,14 Kombi 100 5 11,18 35,57 46,75 437300 38101 11,48 Miljøvurdering: Anlægstype Varmelevering kwh CO 2 - udledning [kg/år] CO 2-udledning [kg/år] ved fjernvarme Brugsvand 40 m 2 16110 0 3303 3303 Kombinationsanlæg 80 39210 0 8038 8038 m 2 Kombinationsanlæg 100 46750 0 9584 9584 m 2 Mindsket emission ved solvarme [kg/år] Samlet vurdering: I den samlede vurdering foreslås en løsning med varmepumpe, som styres efter elprisen, Type B, samt en opbygning med standard varmepumper, som ombygges til svømmebadsvand. Denne kombineres med et solfangeranlæg på 100 m 2, med en 5 m 3 lagertank. Økonomivurdering: Anlægstype Varmelevering til svømmehal Type B Nibe fighter Solfanger 100 m 2 samt 5 m 3 tank Elforbrug til svømmehal Samlede omkostninger Varmelevering [kwh] Vejledende anlægspris merpris i forhold til fjernvarme Driftsomkostning kr. CO 2 - udledning [kg/år] 200.000 163.000- med 41.000 med fjernvarme fjernvarme 153.250 763.000.- 45.975 22.834** 46.750 437300 0 0 206.000 350.200 107.429 1.200.300.- 396.175 130.263 24
Elpris 1,7 kr/kwh. ** Der er regnet med en COP på 3,5. Opvarmning med fjernvarme vil give en opvarmningsomkostning på 163.000.- kr/år CO 2 udledningen for opvarmning med fjernvarme vil være på 41.000 kg/år. Besparelsen ved varmepumpe kombineret med solfanger vil være på 117.025 kr/år. Dette giver en simpel tilbagebetalingstid på merinvesteringen på anlægget på 10,25 år. Miljøvurdering: Opvarmningsform Energilevering [kwh] CO 2 -emission [kg/kwh] CO 2 -emission [kg/år] Fjernvarme 200.000 0,205 41.000 Eldrevet varmepumpe 153.250 0,149 22.834 COP 3,5 Solfanger kombinationsanlæg 100 46.750 0 0 m 2 Mindsket emission 44,3 % 18.166 25
CASE 2: SVØMMEHAL + HAL Energibehov: Effektbehov: Energibehovet til svømmehallen er udregnet. Varmeforbruget er udregnet til 294.279 kwh/år, men svinger mellem 44.100 kwh og 8.800 kwh pr. måned. Brugsvandsforbruget er sat til at være konstant, da der er regnet med en konstant udnyttelse af svømmehallen. Denne vil dog kunne variere afhængig af antallet af brugere, men ligger i gennemsnit på 3.600 kwh pr. måned. Elforbruget er også relativt konstant, men vil variere som funktion af belastningen på svømmehallen. 26
Det viste effektbehov er inkl. brugsvand. Effektbehovet til brugsvand udjævnet over døgnet udgør 5,0 kw. Beregningen viser, at der er behov for maks. 60 kw ydelse fra varmepumpen, men skal varmepumpen køre med tarifstyring, hvorved driftstiden for varmepumpen halveres til natteperioder, skal varmepumpen være af den dobbelte størrelse for at kunne dække opvarmningsbehovet for hele døgnet. Temperaturniveau: Energilevering Vinter Sommer Total % Temperatur [ C] kwh kwh kwh Brugsvand 55-60 25010 17865 42875 14,6 Opvarmning 84,4 Bassin/svømmehal 37 212821 38583 251404 Vinter: Fra oktober til og med april; Sommer: fra maj til og med september. Varmepumpe: Som det ses af ovenstående skema, går hovedparten af varmebehovet til opvarmning af bygningen og bassinet. Bygningen og bassinet kræver et temperaturniveau på maks. 30-37 C ved normaldrift, hvorimod brugsvandsopvarmning typisk skal over 55 C i tanken. Ved brug af varmepumpe er det en fordel, at varmepumpen kører med så lavt et temperaturniveau som muligt. Det kan derfor være en fordel at adskille opvarmningen til rum og bassin i forhold til opvarmningen af brugsvand. Havvand som kilde: Det er fra starten forudsat, at varmekilden er havvand, hvilket dog stiller krav til, at afkølingen af vandet ikke kommer under frysepunktet. Målinger for Århusbugten for månederne januar til december. Vandtemperaturen varierer fra +2,6 C til 17 C. Frysepunktet varierer fra -1,0 C til -1,3 C som funktion af saltindholdet. Det kan dog godt lade sig gøre at køre med en afkøling af vandet på 3 K fra januar til marts måned. Den gennemsnitlige vandtemperatur over året er 9,0 C. 27
Jord som varmekilde: Såfremt der vælges jordslanger som energioptag, vil det kræve et jordareal på mindst 5603 m 2, svarende til 4300 meter jordslange. Fordelen ved en jordslange er, at den er billigere at etablere end havvandsanlægget, og desuden er der ikke noget vedligehold ved jordslangen som varmeoptager. Effektivitet: Baseret på inddata for CMO24 kompressoren fra Sabroe med ammoniak som kølemiddel, er følgende COP værdier udregnet som funktion af temperaturniveauer. Vinter Sommer GNS tc/to -5,5 5 2 Brugsvand 60 3,17 3,8 3,6 Brugsvand/Gammelt radiatorsystem 55 3,4 4,16 3,9 Bassin/svømmehal 37 4,7 6,7 5,7 Baseret på inddata for Nibe Fighter 1125-17 kw, med R407C som kølemiddel, testet efter EN 14511. Vinter Sommer GNS tv/tb 0 0 0 Brugsvand 55 3,3 3,3 3,3 Bassin/svømmehal 35 4,4 4,4 4,7 Ud fra energileveringen, beskrevet under temperaturniveau, er følgende energioptag beregnet: CMO 24 Vinter Sommer Total Temp. C kwh kwh kwh Brugsvand 55 7356 4294 11650 Bassin/svømmehal 37 45281 5759 51040 52637 10053 62690 Årseffektivitet: 294279 kwh/62690 = 4,69 Opvarmningspris: 1,7 kr/kwh / 4,69 Omkostning: = 0,362 kr/kwh = 106.529 kr/år Ud fra energileveringen, beskrevet under temperaturniveau, er følgende energioptag beregnet: Nibe Fighter 1125-17 kw Vinter Sommer Total Temp. C kwh kwh kwh Brugsvand 55 7579 5414 12993 Bassin/svømmehal 35 48368 8769 57137 55947 14184 70130 Årseffektivitet: 294279 kwh/70130 = 4,196 Opvarmningspris: 1,7 kr/kwh / 4,196 Omkostning: = 0,405 kr/kwh = 119.183 kr/år 28
Opbygning: Anlæg: Anlæg af jordslange kan finde sted nær Højskolen i græsplæner fodboldbaner og andre grønne arealer. Selve varmepumpesystemet kan opstilles i teknikrummet, som etableres i forbindelse med bygning af svømmehallen. Samspil med elnettet, fjernvarme og andre energikilder: Varmepumpen har den fordel, at den kan indkobles om natten og derved producere varme ved en lav eltarif. Varmepumpeanlægget tænkes opbygget således, at det leverer varmen ved de rette temperaturniveauer, hvilket giver den maksimale effektivitet for anlægget. Det vil med jordvarmeanlægget ikke være muligt at producere varme til fjernvarmenettet, da det vil forudsætte en fremløbstemperatur på 70 C. Fjernvarmen kan være backup i de perioder, hvor der ikke er tilstrækkeligt med kapacitet fra jordvarmepumpen. 29
Økonomi Driftsøkonomi: Der er lavet simuleringer for driftsøkonomien, med 3 scenarier. I simuleringen for scenarie B og C er elprisen og udgiften simuleret på basis af spotprismarkedet for 2008, simuleringen er foretaget i programmet EK-Pro. A: Varmepumpen kører efter fast elpris: 1,7 kr/kwh og COP 3,5. Der er lavet beregninger af effektivitet og omkostninger såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer. Dette er gjort for to specifikke anlægstyper. B: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb, COP 3,5. Der er lavet beregninger af effektivitet og omkostninger såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer. Dette er gjort for to specifikke anlægstyper. C: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb, samt placeret på fjernvarmeværket. COP 3,5. Driftsudgift for opvarmning af svømmehallen med varmepumpe/fjernvarme: Opvarmningsform Forventet [kr/kwh] Udgift [kr/år] årseffektivitet Fjernvarme 0,8148 239778 Varmepumpe A 3,5 0,4856 142901,- CMO 24 4,69 0,362 106529.- NIBE Fighter 4,196 0,405 119183.- Varmepumpe B 3,5 0,36 105940,- CMO 24 4,69 0,269 79161.- NIBE Fighter 4,196 0,300 88284.- Varmepumpe C 3,5 0,31 91226.- Med tab i fjernvarmeledningsnet på 30 % 2,45 0,443 130323 Det er i simuleringen for B/C beregnet, at den optimale varmepumpestørrelse er 60 kw, og der skal benyttes et lager med en kapacitet på 0,95 MWh. Ud fra de indledende beregninger, vurderes det dog, at der er behov for mindst 80-120 kw varmeeffekt, såfremt svømmehallen skal opvarmes med en tarifstyret varmepumpe. Driftsudgiften er udregnet med en konstant COP-værdi på 3,5, hvilket er forudsætningen, såfremt anlægget opererer med en konstant høj fremløbstemperatur. Den årlige effektivitet for det pågældende anlæg er udregnet ud fra de aktuelle behov, og vil være mellem 3,5 og 5,0, da den største del af opvarmningen er til rumopvarmning ved 37 C. 30
Anlægsudgifter for varmepumpeanlægget: Postering Omkostning Varmepumpe 120 kw 493.333,- Jordslange 4300 m 349.375.- Vekslere til svømmebadsvand*** 80.000.- Veksler til ventilation*** 80.000.- Installation og ombygning 120.000.- Pris total 1.122.708.- *** Disse vekslere benyttes uanset installationstype. I ovenstående er der benyttet følgende løsninger: Standard varmepumpe Nibe Fighter 1140-17, 8 stk. af 15 kw ved 0/45. Disse kan trinindkobles. Det er ikke muligt at benytte CMO 24, da dennes ydelse er for stor. Alternativ York HPLS110-1, som yder 105 kw, pris 370.000 kr. Prisen på Nibe varmepumperne er baseret på listepriser, og for York-varmepumpen er prisen baseret på tilbud. Miljøvurdering: Miljøvurdering af opvarmningsform: Opvarmningsform CO 2 -emission [kg/kwh] CO 2 -emission [kg/år] Fjernvarme 0,205 60.327 Eldrevet varmepumpe COP 0,149 43.848 3,5 Mindsket emission 27,3 % 16.479 Solvarme: Solvarme kan benyttes som primær energikilde til opvarmning om sommeren. Solfangeranlægget kan dimensioneres på forskellige måder og med forskellige former for solfangere. Normalt udlægges solfangeranlægget til, at det kan dække hovedparten af brugsvandsopvarmningen om sommeren. Alternativt kan det dimensioneres som kombinationsanlæg, der også dækker en del af brugsvands- og rumopvarmningen. Der er regnet på flere scenarier, og anlæggenes levering er udregnet på månedsbasis. Anlægspriserne er inklusiv installation. 31
Varmelevering og økonomi: Areal Anlægstype Tankvolumen Brugsvandslevering Varmelevering Levering total Vejl. Anlægspris Besparels e ift.. FJ. varme pr. år m 2 m 3 MWh MWh MWh kr kr År 60 3 23,87 0 23,87 272.100 19.454 14,0 Simpel tilbagebetalingstid Brugsvand Brugsvand 100 5 38,5 0 38,5 437.300 31.378 13,9 Kombi 120 6 13,65 44,83 58,48 516.200 36.536 14,1 Kombi 140 7 15,30 50,76 66,06 593.500 53.839 11,0 Kombi 160 8 16,8 56,29 73,09 669.600 59.568 11,2 Kombi 180 9 18,7 61,47 79,64 745.100 64.907 11,5 Kombi 200 10 19,39 66,3 85,69 820.600 69.837 11,8 Miljøvurdering: Anlægstype Varmelevering kwh CO 2 - udledning [kg/år] CO 2 - udledning [kg/år] ved fjernvarme Brugsvand 100 m 2 38500 0 7893 7893 Kombinationsanlæg 79640 0 16326 16326 180 m 2 Kombinationsanlæg 85690 0 17566 17566 200 m 2 Mindsket emission ved solvarme [kg/år] Samlet vurdering: I den samlede vurdering foreslås en løsning med varmepumpe som styres efter elprisen Type B, samt en opbygning med standard varmepumper, som ombygges til svømmebadsvand. Denne kombineres med et solfangeranlæg på 200 m 2, med en 10 m 3 lagertank. 32
Økonomivurdering: Anlægstype Varmelevering til svømmehal Type B Nibe fighter Solfanger 200 m 2 samt 10 m 3 tank Elforbrug til svømmehal+hal Samlede omkostninger Varmelevering [kwh] Vejledende anlægspris merpris i forhold til fjernvarme Driftsomkostning kr. CO 2 - udledning [kg/år] 294.279 239.837- med 60.327 med fjernvarme fjernvarme 208.589 962.708.- 62.576,7 31.080** 85.690 820.600.- 0 0 305.757 519.787.- 159.452 1.783.308.- 582.363.- 130.263 Elpris 1,7 kr/kwh. Fjernvarmepris 0,815** Der er regnet med en COP på 3,5. Opvarmning med fjernvarme vil give en opvarmningsomkostning på 239.837 kr./år CO 2 -udledningen for opvarmning med fjernvarme vil være på 60.327 kg/år. Miljøvurdering: Besparelsen ved en varmepumpe kombineret med solfanger vil være på 177.260 kr./år. Dette giver en simpel tilbagebetalingstid på merinvesteringen på anlægget på 10.1 år. Opvarmningsform Energilevering [kwh] CO 2 -emission [kg/kwh] CO 2 -emission [kg/år] Fjernvarme 294.279 0,205 60.327 Eldrevet varmepumpe 208.589 0,149 31.080 COP 3,5 Solfanger kombinationsanlæg 200 85.690 0 0 m 2 Mindsket emission 48,5 % 29.247 33
CASE 3: SVØMMEHAL + HAL + HØJSKOLE Energibehov: Effektbehov: Energibehovet til svømmehallen er udregnet. Varmeforbruget er udregnet til 1255074 kwh/år, men svinger mellem 178000 kwh og 35000 kwh pr. måned. Brugsvandsforbruget er sat til at være konstant, da der er regnet med en konstant udnyttelse af svømmehallen, hal og Højskole. Dette vil dog kunne svinge, afhængig af antallet af brugere, men ligger i gennemsnit på ca. 18000 kwh pr. måned. Elforbruget er også relativt konstant, men vil variere som funktion af belastningen på svømmehallen. 34
Det viste effektbehov er inkl. brugsvand. Effektbehovet til brugsvand udjævnet over døgnet udgør 25 kw. Beregningen viser, at der er behov for maks. 223 kw ydelse fra varmepumpen, men skal varmepumpen køre med tarifstyring, hvorved driftstiden for varmepumpen halveres til natteperioder, skal varmepumpen være større for at kunne dække opvarmningsbehovet for hele døgnet. Temperaturniveau: Energilevering Vinter Sommer Total % Temperatur [ C] kwh kwh kwh Brugsvand 55-60 25010 17865 42875 3,4 Opvarmning Bassin/svømmehal 37 212821 38583 251404 20,0 Opvarmning Højskole incl brugsvand, og gammelt radiatorsystem 55 763404 197391 960795 76,6 1001235 253839 1255074 Vinter: fra oktober til og med april; Sommer: fra maj til og med september. Varmepumpe: Som det ses af ovenstående tabel, benyttes hovedparten af varmebehovet til opvarmning af Højskolens bygninger. Da varmeafgiversystemet i Højskolens bygninger er radiatorsystem udlagt til fjernvarme, vil varmen som udgangspunkt skulle leveres ved en høj fremløbstemperatur. Ved brug af varmepumpe er det en fordel, at varmepumpen opererer med så lavt et temperaturniveau som muligt. Det kan derfor være en fordel at adskille opvarmningen til rum og bassin i forhold til opvarmningen af brugsvand. Havvand som kilde: Det er fra starten forudsat at varmekilden er havvand, hvilket dog stiller krav til, at afkølingen af vandet ikke kommer under frysepunktet. Målinger for Århusbugten for månederne januar til december. 35
Vandtemperaturen varierer fra +2,6 C til 17 C. Frysepunktet varierer fra -1,0 C til -1,3 C som funktion af saltindholdet. Det kan dog godt lade sig gøre at køre med en afkøling af vandet på 3 K fra januar til marts måned. Den gennemsnitlige vandtemperatur over året er 9,0 C. Der skal i forbindelse med den anlagte badebro anlægges en pumpebrønd for enden af broen. Placeringen af varmepumpen afhænger af renheden af havvandet samt af hensynet til rengøring af havvandsindtag. Den umiddelbare placering vil derfor være tæt på bådhuset. Placeres varmepumpen længere væk, skal det vurderes, om det er mest rentabelt at etablere en sekundær brinekreds eller at trække fjernvarmeledninger - herunder skal varmetabet fra disse vurderes. Effektivitet: Baseret på inddata for CMO24-kompressoren med ammoniak som kølemiddel fra Sabroe er følgende COP-værdier udregnet som funktion af temperaturniveauer. Vinter Sommer GNS tc/to -5,5 5 2 Brugsvand 60 3,17 3,8 3,6 Brugsvand/Gammelt radiatorsystem 55 3,4 4,16 3,9 Bassin/svømmehal 37 4,7 6,7 5,7 Ud fra energileveringen, beskrevet under temperaturniveau, er følgende energioptag beregnet: CMO 24. Energilevering Vinter Sommer Total Temperatur [ C] kwh kwh kwh Brugsvand 55-60 7890 4701 12591 Opvarmning Bassin/svømmehal 37 45281 5760 51041 Opvarmning Højskole inkl brugsvand Gammelt radiatorsystem 55 224531 47450 271981 277702 57911 335613 Vinter: fra oktober til og med april; Sommer: fra maj til og med september. Årseffektivitet: 1255074 kwh/335613 = 3,74 Opvarmningspris: 1,7 kr/kwh / 3,74 Omkostning: = 0,455 kr/kwh = 570.542 kr/år 36
Opbygning: Samspil med el nettet, fjernvarme og andre energikilder: Økonomi Varmepumpen har den fordel, at den kan indkobles om natten og derved producere varme ved en lav eltarif. Fjernvarmen kan være backup i de perioder, hvor der ikke kan trækkes varme fra havet. Den valgte varmepumpe kan levere varme til fjernvarmenettet, da den kan operere med en fremløbstemperatur på 70 C. Driftsøkonomi: Der er lavet simuleringer for driftsøkonomien, med 3 scenarier. I simuleringen for scenarie B og C er elprisen og udgiften beregnet på basis af spotprismarkedet for 2008. Simuleringen er foretaget i programmet EK-Pro. A: Varmepumpen kører efter fast elpris: 1,7 kr/kwh og COP 3,5. Der er lavet beregninger af effektiviteten og driftsomkostningerne, såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer. B: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb, COP 3,5 Der er desuden lavet beregninger af effektiviteten og driftsomkostningerne, såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer. C: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb samt placeret på fjernvarmeværket. COP 3,5. Driftsugift for opvarmning af svømmehal, hal og Højskole med varmepumpe/fjernvarme: Opvarmningsform [Kr/kWh] Udgift [kr/år] Fjernvarme 0,8148 1022634.- Varmepumpe A 0,4856 609463.- CMO 24 0,455 570542.- Varmepumpe B 0,36 445286.- CMO24 0,337 422832.- Varmepumpe C 0,31 385289.- 37
CMO 24 0,363 455132.- Det er i simuleringen for B/C beregnet, at den optimale varmepumpestørrelse er 265 kw, og der skal benyttes et lager med en kapacitet på 6,4 MWh. Ud fra de indledende beregninger, vurderes det dog, at der er behov for mindst 265-400 kw varmeeffekt, såfremt svømmehallen skal opvarmes med en tarifstyret varmepumpe. Driftsudgiften kan dog blive lavere, da der er regnet med en konstant COP-værdi på 3,5. Den årlige COP for det pågældende anlæg vil være mellem 3,5 og 5,0, da den største del af opvarmningen er til rumopvarmning ved 37 C. Anlægsudgifter: Anlægsudgifter for varmepumpeanlægget: Postering Omkostning Varmepumpe HPO 26 +SMC 106S 1.350.000.- Havvandsveksler titanium 150.000.- Pumper og filtre til havvand samt returskyl 550.000.- Vekslere til svømmebadsvand/fjernvarme*** 300.000.- Veksler til ventilation*** 100.000.- Bygning til varmepumpe 1.000.000.- Fjernvarmerør 200meter af 1250.- 250.000.- Pris total 3.700.000.- *** Disse vekslere skal benyttes uanset installation. I ovenstående er der benyttet følgende løsninger: Varmepumpe HPO 26 + SMC 106S Miljøvurdering: Miljøvurdering af opvarmningsform: Opvarmningsform CO 2 -emission [kg/kwh] CO 2 -emission [kg/år] Fjernvarme 0,205 41000 Eldrevet varmepumpe COP 0,149 29828 3,5 Mindsket emission 27,3 % 11172 Solvarme: Solvarme kan benyttes som primær energikilde til opvarmning om sommeren. Solfangeranlægget kan dimensioneres på forskellige måder og med forskellige former for solfangere. Normalt udlægges solfangeranlægget til, at det kan dække brugsvandsopvarmningen om sommeren. Alternativt kan det dimensioneres som kombinationsanlæg, der dækker en del af brugsvands og rumopvarmningen. Der er regnet på flere scenarier, og anlæggenes levering er udregnet på månedsbasis. Anlægspriserne er inklusiv installation. 38
Varmelevering og økonomi: Anlægstype Areal Tank -volumen Brugsvandslevering Varmelevering Levering total Vejl. Anlægspris Besparels e ift.. FJ. Varme pr. år m 2 m 3 MWh MWh MWh kr kr År 200 10 90,01 0 90,01 820.600 73.358 11,2 Simpel tilbagebetalingstid Brugsvand Brugsvand 300 15 118,03 0 118,03 1.255.500 96.194 13,0 Kombi 200 10 34,83 73,26 108,09 820.600 88.093 9,3 Kombi 300 15 49,32 105,68 155,0 1.255.500 126.325 9,9 Kombi 360 18 57,16 123,89 181,05 1.550.500 147.555 10,5 Miljøvurdering: Anlægstype Varmelevering kwh CO 2 - udledning [kg/år] CO 2 - udledning [kg/år] ved fjernvarme Brugsvand 200 m 2 90.010 0 18.452 18.452 Kombinationsanlæg 155.000 0 31.775 31.775 300 m 2 Kombinationsanlæg 181.050 0 37.115 37.115 360 m 2 Mindsket emission ved solvarme [kg/år] Samlet vurdering: I den samlede vurdering forslås en løsning med varmepumpe som styres efter elprisen, Type B, samt en opbygning med standard varmepumper, som ombygges til svømmebadsvand. Denne kombineres med et solfangeranlæg på 360 m 2, med en 18 m 3 lagertank. 39
Økonomivurdering: Anlægstype Varmelevering [kwh] Vejledende anlægspris merpris i forhold til fjernvarme Driftsomkostning kr. CO 2 - udledning [kg/år] Varmelevering til svømmehal+hal+ Højskole 1.255.074 1.022.885- med fjernvarme 257.290 med fjernvarme Type B CMO24 1.073.574 3.300.000.- 361.795 159.963** Solfanger 360 m 2 samt 18 m 3 tank Elforbrug til svømmehal+hal+ Højskole 181.500 1.550.500.- 0 0 809.227 1.375.686 422.012 Samlede 4.850.500.- 1.737.481.- 581.975 omkostninger Elpris 1,7 kr/kwh. ** Der er regnet med en COP på 3,5. Opvarmning med fjernvarme vil give en opvarmningsomkostning på 1.022.885.kr./år. CO 2 -udledningen for opvarmning med fjernvarme vil være på 257.290 kg/år. Besparelsen ved en varmepumpe kombineret med solfanger vil være på 661.090 kr./år. Dette giver en simpel tilbagebetalingstid på merinvesteringen på anlægget på 7.34 år. Miljøvurdering: Opvarmningsform Energilevering [kwh] CO 2 -emission [kg/kwh] CO 2 -emission [kg/år] Fjernvarme 1.255.074 0,205 257.290 Eldrevet varmepumpe 1.073.574 0,149 159.963 COP 3,5 Solfanger kombinationsanlæg 360 181.500 0 0 m 2 Mindsket emission 37,8 % 97.327 40
CASE 4: SVØMMEHAL/HAL/HØJSKOLE SAMT ENERGILEVERING TIL HOU KRAFTVARMEVÆRK Energibehov: Energiproduktionen fra Boulstrup Hou Kraftvarmeværk er på 13198 MWh varme pr. år og på 10215 MWh el pr år. Effektbehov: 41
Ydelsen fra fjernvarmeværket varierer fra 2400 kw om vinteren til 760 kw om sommeren. De nævnte ydelser er gennemsnitsydelser, idet der kan forekomme perioder, hvor ydelsen er højere og lavere. Temperaturniveau: Varmepumpe: Ved levering til fjernvarmenettet skal temperaturen være på mindst 70 C. Returtemperaturen til varmepumpen er 40 C. Der er lavet beregning på en varmepumpe på 1 MW betydning for driftsøkonomien for Boulstrup Hou Kraftvarmeværk. Den valgte varmepumpe er af typen HPO 28 + SMC112, og den kan levere varme ved en temperatur på 70 C. Anlægget kører i 2 trin, og kan på det første trin levere varme ved 37 C. Havvand som kilde: Det er fra starten forudsat, at varmekilden er havvand, hvilket dog stiller krav til, at afkølingen af vandet ikke kommer under frysepunktet. Målinger for Århusbugten for månederne januar til december. Vandtemperaturen varierer fra +2,6 C til 17 C. Frysepunktet varierer fra -1,0 C til - 1,3 C som funktion af saltindholdet. Det kan dog godt lade sig gøre at køre med en afkøling af vandet på 3 K fra januar til marts måned. Den gennemsnitlige vandtemperatur over året er 9,0 C. Effektivitet: Baseret på inddata for HPO 28 + SMC 112E kompressoren med ammoniak som kølemiddel fra Sabroe er følgende COP værdier udregnet som funktion af temperaturniveauer. Vinter Sommer GNS tc/to -4,0-4,0-4 Fjernvarme 70 3,2 3,2 3,2 Energilevering: Der er foretaget beregning for energileveringen fra varmepumpen, såfremt den leverer varme til det nuværende fjernvarmesystem. Ud af de 13.000 MWh varme, der leveres fra fjernvarmeværket, vil varmepumpen kunne levere 5.109 MWh varme, svarende til 39,3 % af den samlede varmeproduktion. 42
Produktionspris med varmepumpen: 5.109.500 kwh/ 1580027 kr. = 0,309 kr/kwh For Fjernvarmeværket er det udregnet at driftsøkonomien vil blive forbedret med 504.578 kr. pr år. Opbygning: Samspil med el nettet, fjernvarme og andre energikilder: Økonomi Varmepumpen har den fordel at den kan indkobles om natten og derved producere varme ved en lav eltarif. Fjernvarmen kan være backup i de perioder, hvor der ikke kan trækkes varme fra havet. Driftsøkonomi: Der er lavet simuleringer for driftsøkonomien, med 3 scenarier. I simuleringen for scenarie B og C er elprisen og udgiften simuleret på basis af spotprismarkedet for 2008, simuleringen er foretaget i programmet EK-Pro. A: Varmepumpen kører efter fast elpris: 1,7 kr/kwh og COP 3,5. Der er lavet beregninger for effektiviteten og driftsomkostningerne, såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer. B: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb, COP 3,5. Der er desuden lavet beregninger for effektiviteten og driftsomkostningerne, såfremt varmen leveres ved de optimale temperaturniveauer. C: Varmepumpen kører efter variabel elpris og døgnlagring og udnyttelse af lavtarif strømindkøb samt placeret på fjernvarmeværket. COP 3,5. 43
Driftsugift for opvarmning af svømmehallen med varmepumpe/fjernvarme: Opvarmningsform [Kr/kWh] Udgift [kr/år] Fjernvarme 0,8148 1022634.- Varmepumpe A 0,4856 609463.- CMO 24 0,455 570542.- Varmepumpe B 0,36 445286.- CMO24 0,337 422832.- Varmepumpe C 0,31 385289.- CMO 24 0,363 455132.- Det er i simuleringen for B/C beregnet, at den optimale varmepumpestørrelse er 265 kw, og der skal benyttes et lager med en kapacitet på 6,4 MWh. Ud fra de indledende beregninger, vurderes det dog, at der er behov for mindst 265-400 kw varmeeffekt, såfremt svømmehallen skal opvarmes med en tarifstyret varmepumpe. Driftsudgiften kan dog blive lavere, da der er regnet med en konstant COP-værdi på 3,5. Den årlige COP for det pågældende anlæg vil være mellem 3,5 og 5,0 da den største del af opvarmningen er til rumopvarmning ved 37 C. Anlægsudgifter for varmepumpeanlægget: Postering Omkostning Varmepumpe 1 MW 2.000.000.- Titanium veksler til havvand 300.000.- Pumper og filtre til havvand samt returskyl 700.000.- Vekslere til svømmebadsvand/fjernvarme*** 300.000.- Veksler til ventilation*** 100.000.- Bygning til varmepumpe 1.000.000.- Fjernvarmerør 200meter af 1250.- 250.000.- Pris total 4.650.000.- *** Disse vekslere skal benyttes uanset installation. Miljøvurdering: Miljøvurdering af opvarmningsform: Ved levering til fjernvarmeværket. 5.109.500 kwh Opvarmningsform CO 2 -emission [kg/kwh] CO 2 -emission [kg/år] Fjernvarme 0,205 1.047.447.5 Eldrevet varmepumpe COP 0,149 761.315 3,5 Mindsket emission 27,3 % 286.132 44
AFDÆKNING AF MULIGHEDER FOR SAMSPIL MED FJERNVARMEVÆRKET Der kan opstilles flere scenarier for samspil med fjernvarmeværket. I beregningerne bliver der taget udgangspunkt i følgende: 1: Forsyning til svømmehallen og hallen 2: Forsyning til svømmehal samt Højskolen. 3: Forsyning til svømmehal, Højskole og fjernvarmenet. Såfremt scenarie 1 vælges, kan man, hvis svømmehal og hal opvarmes med mere end 50 % vedvarende energi, fritages for tilslutning til fjernvarme/kollektivt energiforsyning iht.: Bekendtgørelse nr. 966 af 21. september 2006 om tilslutning m.v. til kollektivt varmeforsyningsanlæg. Dette giver den mulighed, at der laves et separat anlæg, som kun dækker svømmehal og hal samt en mindre del af Højskolens energiforsyning. Scenarie 2 og 3 kan vælges, men Højskolen har stadig tilslutningspligt til fjernvarmeværket og skal derfor betale fast afgift. Laves der et samarbejde med fjernvarmeværket, skal der tages stilling til følgende: Skal Højskolen være ejer og operatør på varmepumpen? Skal der laves et delt ejerskab mellem Højskolen og fjernvarmeværket? Skal Fjernvarmeværket være ejer? Boulstrup Hou fjernvarmeværk er åbne for samarbejde, og også for at varmepumpen kan blive en del af energiforsyningen til fjernvarmenettet. PRODUKTION OG STYRING I PRAKSIS Såfremt der indgås et samarbejde med fjernvarmeværket, kan indkobling af varmepumpen til fjernvarmeproduktion styres via fjernvarmeværkets styringssystem. Med hensyn til produktion af varme, baseret på overløbsel, kan dette også styres ved hjælp af fjernvarmeværkets styringssystem. Fjernvarmeværket styrer el-produktionen i forhold til spotprismarkedet, hvor man 24 timer i forvejen byder ind på markedet i forhold til forbrugs- og produktionskapacitet. AFGIFTSREGLER: ELPRISEN I forbindelse med fjernvarmeproduktion på eldrevne varmepumper, udgør indkøb af elektricitet størstedelen af driftsomkostningerne. Prisen på elektriciteten har derfor afgørende betydning for driftsøkonomien i forbindelse med implementering af store varmepumper ved kraftvarmeproducenter. Nettoprisen for elektricitet udgøres af forskellige omkostninger og afgifter: 45
Den reelle elpris Transportomkostninger til det lokale net Transportomkostninger til energinet.dk Offentlige forpligtelser (PSO) El-afgift CO 2 -afgift El-distributionsbidrag Den reelle el-pris og transportomkostningerne til den lokale udbyder kan variere efter aftale og udbyder, hvorimod de øvrige omkostninger fastsættes af staten og den systemansvarlige (energinet.dk). I forbindelse med varmeproduktion på varmepumper kan det være en god ide at lave en aftale, hvor elektriciteten købes til spotpriser. Det betyder, at den reelle el-pris svinger efter udbud og efterspørgsel, men løsningen gør det muligt at købe elektriciteten til meget lave priser i nattetimerne, hvor det generelle forbrug er meget lavt. Ved hjælp af et varmelager kan varmeproduktionen udelukkende foregå i nattetimer med lave elpriser, og produktionsomkostningerne bliver derved reduceret. Der er forskel på taksterne for Transportomkostninger til Energinet.dk og offentlige forpligtelser i Øst- og Vestdanmark. For andet kvartal i 2009 gælder følgende takster i Vestdanmark: Transportomkostninger til energinet.dk - 6,8 øre/kwh Offentlige forpligtelser - 12,5 øre/kwh El-afgift - 55,6 øre/kwh CO 2 -afgift - 8,9 øre/kwh El-distributionsbidrag - 4,0 øre/kwh Transportomkostninger til Energinet.dk - dækker både net- og systemtariffer. Nettariffen dækker Energinet.dk s omkostninger til transmissionssystemet, og systemtariffen dækker bl.a. udgifter til reservekapacitet og systemdrift. For andet kvartal i 2009 udgør net- og systemtariffer hhv. 3,9 og 2,9 øre/kwh i Vestdanmark. Offentlige forpligtelser også kaldet PSO-afgift (Public Service Obligations) dækker de offentlige forpligtelser, der fremgår af el-loven. Midlerne bliver bl.a. anvendt som tilskud til vedvarende og miljøvenlig energiproduktion samt forskning og udvikling. El-afgift Der betales afgift til statskassen af den mængde elektricitet, der bruges i Danmark. Der er visse undtagelser for afgiften, og i forbindelse med fjernvarme kan der opnås en lempelse. CO 2 -afgift Der betales kuldioxidafgift til statskassen af den mængde elektricitet, der bruges i Danmark. Der er visse undtagelser for afgiften, og i forbindelse med fjernvarme kan der opnås en lempelse. El-distributionsbidrag Er en ekstra afgift der blev indført i 1999 som tillæg til den eksisterende el-afgift. Der kan i visse tilfælde opnås fradrag på el-distributionsbidraget. 46
VARMEPUMPER I forbindelse med fjernvarmeproduktion produceret på varmepumper, bortfalder PSO-afgiften, og samtidig kan der opnås lempelse i el-afgift, CO 2 -afgift og el-distributionsbidraget. Lempelsen betyder, at der i stedet for el-afgift, CO 2 -afgift og el-distributionsbidraget betales 180 kr./mwh produceret fjernvarme. Reduktionen bliver markant i forbindelse med el-kedler, men når der produceres på varmepumper, betyder den høje effektfaktor, at der i bedste fald kun kan opnås en mindre lempelse. Det danske afgiftssystem sætter desværre en vis begrænsning for driftsøkonomien med varmepumper. Der skal betales energi- og CO 2 -afgift af den forbrugte elektricitet på hhv. 577 kr./mwh og 86 kr./mwh. Det betyder, at der udover den reelle elpris, net- og systemtariffer samt distributionsudgifter til det lokale el-selskab, skal betales afgifter svarende til 663 kr./mwh. Afgifterne betyder, at en stor del af incitamentet til at udnytte billig overløbsel forsvinder. Derfor har der siden 2008 været en ordning, der betyder, at der kan gives lempelse på både energi- og CO 2 -afgift i forbindelse med elektricitet, der bruges til varmeproduktion. Lempelsen betyder, at der maksimalt skal betales 162 kr./mwh-varme, der produceres i energiafgift og maksimalt 18 kr./mwh-varme i CO 2 afgift. Totalt betyder det, at afgifterne reduceres fra 663 kr./mwh-el til 180 kr./mwh-varme. Afgifterne hænger derfor ikke længere sammen med den forbrugte mængde elektricitet, men beregnes derimod på baggrund af den producerede varme. Afgiftsreduktionen bliver altså ganske betydelig i tilfælde, hvor der er tale om produktionsanlæg, der bruger store mængder elektricitet i forhold til varmeproduktionen. El-kedler, der næsten producerer 1 MWh-varme pr. MWh forbrugt elektricitet, vil derfor få afgiften reduceret til under 180 kr./mwh-el, der forbruges. For varmepumper, der henter en stor del af varmen i form af vedvarende energikilder som jord eller vand, bliver afgiften for den forbrugte elektricitet langt større. En varmepumpe kan typisk producere 3-4 MWh-varme pr. forbrugt MWh-el. Varmepumpen henter altså 65-75% af energien i en varmekilde som jord eller vand. Med den gældende afregningsform betyder det derfor, at en varmepumpe, der producerer 4 MW varme pr. MW-el, ikke kan opnå afgiftslempelse. Da varmepumpen har en virkningsgrad på 350%, svarer 180 kr./mwh-varme til 630 kr./mwh-el. Sammenholdt med udgangspunktet på 663 kr./mwh-el, vil en varmepumpe med høj virkningsgrad altså ikke kunne opnå lempelse. I tilfældet ved Hou anslås det, at varmepumpen vil have en gennemsnitlig virkningsgrad på 350 %. Dette betyder, at energi- og CO 2 -afgifterne vil udgøre 630 kr./mwhel. I forhold til udgangspunktet på 663 kr./mwh-el vil der kunne opnås en mindre lempelse. Men prisen for den forbrugte mængde elektricitet bliver fortsat langt højere end ved drift med el-kedler. Energi- og CO 2 -afgiften er 3,5 gange så høj, selv om det er den samme mængde energi, der forbruges. Alt i alt betyder afgiftssystemet, at jo mere energieffektivt et anlæg er, jo mere skal der betales i energi- og CO 2 -afgift for den elektricitet, der forbruges. For varmepumper resulterer det i, at den høje energieffektivitet ikke afspejles i driftsøkonomien i samme grad, som den burde. En bedre udnyttelse af energien straffes med en højere energipris, og da kostprisen for varmepumper samtidig er relativ høj i forhold til tilsvarende el-kedler, bliver investeringen i en varmepumpe ofte forbundet med meget lange tilbagebetalingstider. 47
Systemet svarer til, at ejere af biler med et højt brændstofforbrug, kan købe benzinen til en lavere pris end ejere med benzinøkonomiske biler. Den forbrugte mængde brændstof ville blive afregnet med udgangspunkt i antallet af kørte km og ikke størrelsen af forbruget. PRODUKTION AF VARME VED STORFORBRUGERE Ved produktion af varme ved storforbrugere skal der betales følgende udgifter og afgifter: El-udgifter: Udgift Kr./kWh Bemærkninger Offentlige forpligtigelser 0,0483 PSO El-transportbetaling NRGI 0,1358 Kan forhandles med den aktuelle udbyder. Der er set priser ned til 0,06 kr/kwh El-transport Energinet.dk 0,0575 El-afgift 0,5485 CO 2 -afgift 0,0882 El-distributionsafgift 0,04 Grundpris el 0-0,544 Kan købes til spotpris fra 0 kr/kwh til 1,4 kr/kwh Total ekskl. moms 0,918-1,4623 Der regnes med en grundpris for el på 0-0,544 kr/kwh Total inkl. moms 1,148-1,828 Produktionspris pr. kwh.varme med varmepumpe: Udgift Kr./kWh Bemærkninger Minimumspris ved COP 0,328 Elpris 1,148 kr/kwh 3,5 Normalpris ved COP 3,5 0,522 Elpris 1,828 kr/kwh 48
PRODUKTION AF VARME VED FJERNVARMEVÆRKET Ved produktion af varme ved fjernvarmeværket skal der betales følgende udgifter og afgifter: El-udgifter: Udgift Kr./kWh Bemærkninger Offentlige forpligtigelser 0,0 Skal ikke betales PSO El-transportbetaling NRGI 0,1358 Kan forhandles med den aktuelle udbyder. Der er set priser ned til 0,06 kr/kwh El-transport Energinet.dk 0,0575 El-afgift CO2-afgift El-distributionsafgift 0,180 ved COP 3,5 bliver det til 0,63 Der betales en samlet afgift pr. kwh produceret varme. Grundpris el 0-0,544 Kan købes til spotpris fra 0 kr/kwh til 1,4 kr/kwh Total ekskl. moms 0,8233-1,3673 Der regnes med en grundpris for el på 0-0,544 kr/kwh Total inkl. moms 1,029-1,709 Produktionspris pr. kwh. varme med varmepumpe: Udgift Kr./kWh Bemærkninger Minimumspris ved COP 0,294 Elpris 1,029 kr/kwh 3,5 Normalpris ved COP 3,5 0,488 Elpris 1,709 kr/kwh Produktion med elpatron på fjernvarmeværk 0,4666 kr/kwh til 1,1466 kr/kwh. Generelt kan man sige, at der ikke er den store forskel i, om der produceres varme med varmepumpe ude ved forbrugeren eller på et kraftvarmeværk. Den primære forskel ligger i, at man ikke skal betale PSO-afgift. 49
MULIGHEDER FOR STORFORBRUGERE AF FJERNVARME FOR AT PRODUCERE VARME TIL FJERNVARMENETTET Det er muligt for storforbrugere at producere fjernvarme til fjernvarmenettet. Dette kræver dog, at der laves en aftale om aftagelse af varme med fjernvarmeværket. Der findes i forvejen en lang række af den slags aftaler mellem fjernvarmeværkerne og affaldsforbrændingsanlæg, men også mellem fjernvarmeværker og varmeproducenter, der fyrer med halmfyr eller biogas. For fjernvarmeværket giver det følgende fordele: 1: De mister ikke en storkunde 2: Forsyningen diversificeres 3: De kan nedbringe varmeprisen 4: De får et friere brændsels-/forsyningsvalg. I dag er de ofte låst af aftaler med gasselskaberne. Ved brug af varmepumper og andre alternative energikilder giver fjernvarmeværkerne sig selv en større frihedsgrad med hensyn til valg af optimal produktionsform. Til udarbejdelse af en sådan kontrakt har Dansk Fjernvarme lavet en kontraktmodel til aftale om varmekøb. Følgende skal afklares: Etablering og ejerforhold? Beliggenhed, hvor skal den producerende enhed ligge? Transmissionsledning og varmeveksler samt ejerskab af denne? Levering og aftageforpligtigelser? Leveringspligt, hvor mange GWh fjernvarme er producenten forpligtiget til at levere? Aftagepligt, hvor mange GWh fjernvarme forpligtiges køber til at aftage? CO 2 kvoter? Det skal aftales, hvordan CO 2 -kvoterne afregnes, mellem varmeproducent og varmekøber? Drift og vedligeholdelse? Hvem står for drift og vedligehold? Hvordan håndteres lukning i forhold til årseftersyn? Måling? Måling af leveret varme, placering af måler og håndtering af afvigelser? Fastsættelse, af varmeafregningspris? Hvordan udregnes varmeafregningsprisen? Er det en omkostningsbestemt pris eller en fastpris. Hvordan fastsættes omkostningerne? 50