Orienterings-notat: Plan - Fjernvarme Direkte tlf. 5120 8210 E-mail nphe@hofor.dk Varmepumpe i ydre Nordhavn med grundvand som varmekilde Dato: 04.11.2015 Afsendere: Niels Præstegaard Hendriksen (projektleder, HOFOR), Malu Cordius (miljøkonsulent, HOFOR) og Jan Stæhr (Grundvandspecialist, COWI) Modtager: Teknik & Miljøforvaltningen, Københavns Kommune Om projektet HOFOR indgik i 2012 en aftale med By&Havn om at levere varme til de nye krydstogtterminaler i Nordhavn. Terminalbygningerne ligger langt fra det eksisterende fjernvarmenet og det er derfor ikke rentabelt at tilslutte disse til det Hovedstadsområdets fjernvarmesystem. Krydstogtterminalerne forsynes derfor pt. med en oliekedel gennem et lokalt varmenet. Omkostningen til at drifte oliekedlen er høje og varmeproduktionen forårsager udledning af bl.a. CO 2, NO x og SO x. Derudover sender oliekedlen et uheldigt signal til krydstogtgæster og andre besøgende i Nordhavn, når de ankommer til Nordhavn, Københavns nye grønne bydel. Der er derfor et ønske om at forsyne det lokale varmenet med billigere og mere miljøvenlig varme. Desuden støtter dette op om målene i Københavns Kommunes Klimaplan. Derudover ønsker HOFOR at arbejde med udvikling af varmepumper til fjernvarmeproduktion, da disse forventes at få en større rolle i fremtidens varmesystem. Varmepumper til fjernvarmeproduktion i Danmark er relativt nyt og området i Nordhavn vil være et godt sted at starte med at benytte store varmepumper til fælles varmeforsyningen. Det aktuelle område i Nordhavn ses i Figur 1. Ørestads Boulevard 35 2300 København S Telefon 33 95 33 95 CVR-NR. 1007 3022 www.hofor.dk
Figur 1 - Kort af Nordhavn med markering af det aktuelle område HOFOR deltager i EUDP 1 -projektet ved navn FOSCAP 2, hvis formål er at optimere og demonstrere et nyt varmepumpekoncept med højere COP (virkningsgrad). HOFOR deltager i projektet som demonstrations-vært, dvs. opsætter og drifter varmepumpen i Nordhavn, hvis den udviklede varmepumpe i udviklingsprojektet vurderes at være den bedste løsning for HOFOR. Alternativt vil HOFOR opstille en varmepumpe købt på kommerciel vis. De blå linjer på Figur 2 markerer det nuværende lokale varmenet og den røde linje markerer den forventede udbygning af varmenettet, så varmepumpen vil være i stand til at forsyne både terminalbygningerne og UNICEF-lageret. Som det ses, er der pt. to oliekedler i området, hvor den ene forsyner UNICEF-lageret og den anden forsyner krydstogtterminalerne. Én af oliekedlerne vil indenfor de nærmeste år være udtjent og der vil derfor skulle investeres i ny produktionskapacitet. Ved at forlænge fjernvarmenettet (markeret med rød linje) og opsætte varmepumpen forventes det at investering i en ny oliekedel kan undgås. Den anden af de nuværende oliekedler er derefter tænkt som reservekapacitet for varmepumpen (bl.a. under serviceeftersyn o.lign). 1 Energiteknologisk Udviklings og Demonstrations-program 2 Flexible Optimized Split Condenser Ammonia Heat Pump Ørestads Boulevard 35 2300 København S Telefon 33 95 33 95 CVR-NR. 1007 3022 www.hofor.dk Side 2 af 6
Terminalbygning 3 Terminalbygning 2 Nuværende oliekedler UNICEF-lager Terminalbygning 1 Figur 2 - Kort af området samt markering af de nuværende bygninger og installationer Valg af varmekilde Der har indtil videre i projektet været foretaget en række analyser med henblik på valg af varmekilde til varmepumpen. I disse analyser er luft, grundvand og havvand blevet vurderet som potentielle varmekilder til varmepumpen. Analyserne viste, at grundvand er den foretrukne varmekilde i dette projekt. Grundvand som varmekilde Det er tanken, at grundvandet pumpes op fra undergrunden og benyttes i varmepumpen, hvormed der trækkes energi ud af grundvandet og temperaturen af grundvandet reduceres. Da grundvandet forventes at have en kvalitet svarende til havvand, er der forhåbningen at kunne udlede det oppumpede grundvand i havnen efter brug i varmepumpen. For et normalår er det forventede behov for grundvand på månedsgennemsnit som vist i Figur 3. Denne vandmængde er beregnet ud fra en forventet grundvandstemperatur på 10 C og at varmepumpen afkøler dette vand til 5 C. Temperaturforskellen mellem grundvandet og havvandet i havnen er ligeledes vist i figuren. Det ses, at i vintermånederne, hvor grundvandsbehovet er størst, vil temperaturforskellen mellem havvandet og det oppumpede vand ved udledning i havnen være begrænset. Om Ørestads Boulevard 35 2300 København S Telefon 33 95 33 95 CVR-NR. 1007 3022 www.hofor.dk Side 3 af 6
Behov for grundvand (månedsgennemsnit) [m 3 /h] Grundvandsflow [m3/h] og Temperaturforskel [ C] sommeren vil temperaturforskellen være større, men grundvandsbehovet vil til gengæld være lavt. 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0-10,0-20,0 Gennemsnitligt vandflow [m3/h] Temperaturforskel mellem havvand og udledt vand [ C] Figur 3 - Beregnet grundvandsflow samt temperaturforskel mellem havvand og udledt vand. I Figur 4 ses det nødvendige grundvandsflow som månedsgennemsnit sorteret med det største flow først og mindste sidst. I de perioder med det største grundvandsbehov vil der skulle pumpes ca. 50 m 3 /timen. Og i de dage med mindst behov vil der skulle pumpes ca. 3 m 3 /timen. Figur 4 er opgjort på normalforbrug pr. måned og det maksimale grundvandsflow forventes derfor på enkelte tidspunkter at overstige de 50 m 3 /h. 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Måneder Figur 4 Forventet behov for grundvand til varmepumpen på et normalår, opstillet som en varighedskurve (månedlige gennemsnit, ikke kronologisk rækkefølge) Ørestads Boulevard 35 2300 København S Telefon 33 95 33 95 CVR-NR. 1007 3022 www.hofor.dk Side 4 af 6
Vurderinger af grundvandet i området I forbindelse med dette projekt har COWI lavet simuleringer og vurderinger af mulighederne for at benytte grundvand som varmekilde til varmepumpen. Disse vurderinger kan findes i vedlagte notat Indledende vurdering af hydrogeologiske forhold Ydre Nordhavn (COWI, 27. oktober 2015). I forbindelse med vurderingen er foretaget en række partikelbanesimuleringer og simuleringer af grundvandssænkning ved pumpning i forskellige dybder (øvre og nedre kalk), ved forskellige oppumpede vandmængder og forskellig antal boringer. Vurderingen er, at der ved pumpning i den øvre del af kalken sker en relativt større sænkningsudbredelse i de øvre lag. Dette vil øge risikoen for at trække forurenet vand til anlægget, selvom det umiddelbart vurderes at eksisterende registrerede forureninger næppe vil udgøre et problem på kortere sigt. Derudover er det ved pumpning fra de øvre lag også risiko for, i de kolde måneder, at trække koldt havvand ind gennem boringen. Modsat den øvre del af kalken, viser modelsimuleringerne, at der ved indvinding i den nedre kalk, ikke ses nogen væsentlig påvirkning i den øvre kalk og de overliggende kvartære lag. Dette skyldes i høj grad den relativt impermeable Mellem København kalk, der begrænser sænkningen opadtil. Grundvandskemien for den nedre kalk, med udgangspunkt i vandanalyser fra Langelinje ved en dybde svarende til den nedre kalk (ca. 115 m), vurderes ikke at indeholde parametre med koncentrationer, der ikke kan ledes til havnen efter vandet har været brugt til varmesystemet. Dog bør principper for fortynding evt. drøftes nærmere, f.eks. i forhold til barium. Ved oppumpning fra den nedre del af kalken vurderes det ligeledes heller ikke at der vil opstå mulighed for mobilisering af eksisterende forureninger. Ved etablering af dybe boringer anbefales, at disse etableres således, at der fra Nedre København Kalk og nedefter bores eksempelvis 10 meter af gangen, hvorefter der udføres en kortvarig hydraulisk test. Når der er opnået en tilstrækkelig T-værdi bores ikke yderligere. Maks dybde vil være ca. 115 meter (nedre del af bryozokalken). Boringerne kan evt. med fordel udføres åbne i kalken (mindre filtertab). Samlet set vurderes det, at det med baggrund i eksisterende viden om forholdene i området, vil være muligt at etablere varmepumpen med tilhørende grundvandsboringer. Det vurderes at der er vand nok til rådighed, samt at oppumpning og afledning til havnen kan ske uden en uønsket påvirkning på omgivelserne. Mulig synergi med køleproduktion hos UNICEF UNICEF har i forbindelse med deres lager opstillet et køleanlæg til køling af bl.a. varer og deres servere. Køleanlægget er på ca. 800 kw, men selve kølebehovet er indtil Ørestads Boulevard 35 2300 København S Telefon 33 95 33 95 CVR-NR. 1007 3022 www.hofor.dk Side 5 af 6
videre ukendt. Det undersøges pt. hvor stort kølebehovet hos UNICEF er. En mulighed kunne være at det oppumpede grundvand blev brugt først til køling hos UNICEF og derefter til varmeproduktion til det lokale varmenet. En sådan løsning ville øge energieffektiviteten betydeligt. Der arbejdes derfor videre med disse undersøgelser. Mulige placeringer af varmepumpen Figur 5 - Mulige placeringer af varmepumpen By&Havn som ejer arealerne i området er villige til at stille areal til rådighed til placering af varmepumpen. Der har været holdt flere møder med By&Havn hvor der er lokaliseret tre potentielle placeringer, alle markeret på Figur 5. Det vurderes mest sandsynligt, at selve varmepumpen samt én af grundvandsboringerne placeres ved den orange markering og at yderligere én boring foretages ved den blå markering eller i linjen mellem den orange og den blå markering. Dette skal afklares endeligt med By&Havn. Bygningen hvor varepumpen tænkes placeret forventes at få en størrelse svarende til 1 eller 2 20-fods containere. Videre projektforløb Dette notat har til formål at give et overordnet orientering om projektet samt en vurdering af grundvandsforholdene i området ud fra den nuværende viden. Dette kan danne grundlag for den videre drøftelse af projektet mellem HOFOR/COWI og TMF. Forhåbningen er, at varmepumpen kan være driftsklar i sidste del af 2016. Dette afhænger naturligvis af bl.a. ansøgningsprocesser og udbudsprocesser. Ørestads Boulevard 35 2300 København S Telefon 33 95 33 95 CVR-NR. 1007 3022 www.hofor.dk Side 6 af 6