DEIF A/S. Energiforsyning af en virksomhed

DEIF A/S Energiforsyning af en virksomhed Simon Rahbek Pedersen 01-06-2015

Titelblad Titel: Energiforsyning af en virksomhed Projekttype: Bachelorprojekt, 9. Semester. Uddannelse: Maskinmester Uddannelsesinstitution: Aarhus Maskinmesterskole Forfatter: Simon Rahbek Pedersen (A12043) Vejleder: Esben Hedegaard Thomsen Antal normal sider: 37,09 Afleveringsdato: 1. Juni 2015 kl. 12.00 Forsidebillede: (Google, 2015) Simon Rahbek Pedersen Side 1 af 57

Abstract Due to the prosperity and expansion of the company DEIF A/S, a nearby building has been bought for the future housing of the production line, presently located at DEIF. The building is formerly owned by the company Labflex. Therefore, this report deals with energy supply of this new building and brings light upon the issue of implementation of this building under the present energy supply system of DEIF. This supply system comprises of a gas furnace, heat pumps, combined heat and power unit and an aquifer thermal energy storage (ATES). Many aspects require thorough consideration in the process of determining whether the present supply system can manage the extra load of heating and cooling, which is necessary for this new production line. As a result an analysis will be made, aiming to bring the various aspects to light of supplying this building. The implementation of this building will be assessed from a financial and environmental point of view. The financial part will encompass the level of expenses at a given operating situation. The environmental aspect will be evaluated in terms of the CO 2 emissions from the various given operating situations. From this, numerous suggested solutions will be presented and from this a comparison will be made on the basis of the financial and environmental issues. Furthermore the report revolves around dimensioning of the end user elements for the supply of heating and cooling of the new production building. Side 2 af 57

Forord Denne rapport er udført som en del af det afsluttende bachelorprojekt på maskinmesteruddannelsens 9. semester på Aarhus maskinmesterskole. Den er en forlængelse af bachelorpraktikken, som ligeledes findes på 9. semester, som for undertegnede er forløbet ved virksomheden DEIF A/S i Skive. Baggrunden for valg af dette emne skal findes i en opstået problemstilling under mit praktikforløb, som jeg fandt utrolig spændende og udfordrende. Herudover har det været et spændende og lærerigt praktikophold, som har givet mig, som maskinmesterstuderende, en god indsigt i de tekniske aspekter der er at finde i forbindelse med både energiforsyning, og driften heraf. Igennem opbygningen af projektet er der løbende sket rådføring med forskellige virksomheder og personer, som dermed har muliggjort tilblivelsen af dette projekt. Der skal derfor lyder en særlig tak til følgende personer: Toke Foss - Administrerende direktør - DEIF A/S Jan B. Lemming - Energikoordinator - DEIF A/S Sten Hesselholt - EnOpSol ApS Skafti Halldórsson - Energirådgiver - Proenergi Per - Direktør - TechoKlima Jimmi Jørgensen - Børge Hansen VVS Side 3 af 57

Indholdsfortegnelse 1 Indledning... 7 1.1 Formål... 7 1.2 Projektets baggrund... 7 1.3 Problemstilling... 8 1.4 Problemformulering... 8 1.5 Metode... 8 1.6 Afgrænsning... 9 1.7 Empiri indsamling... 10 1.8 Rapportens opbygning... 10 2 Anlægsbeskrivelse (DEIF)... 11 2.1 ATES(Aquifer Thermal Energy Storage)... 11 2.2 CHP-modul (Combined Heat and Power)... 12 2.3 Varmepumper... 13 2.4 Gasfyr... 13 2.5 Fordeling af forbrugerne... 13 3 Behovsanalyse... 13 3.1 Graddagesystemet... 13 3.2 Behovsanalyse for Labflex... 15 3.2.1 Hidtidigt varmeforbrug for Labflex... 15 3.2.2 Varmeforbrug i forhold til normalåret... 17 3.3 Behovsanalyse for DEIF (produktionen)... 19 3.3.1 Hidtidigt varmeforbrug for DEIF... 19 3.3.2 Varmeforbrug i forhold til normalåret... 20 3.4 Varmeforbrug henledt til behov... 21 3.5 Køleforbrug... 22 3.5.1 Køleforbrug henledt til behov... 23 3.6 Opsummering... 24 4 Kapacitetsanalyse... 25 4.1 Nuværende energikilder (Labflex)... 25 4.2 Varmeproduktionskapacitet... 25 4.3 Køleproduktionskapacitet... 26 4.4 Varmepumper... 27 4.5 Grundvandsanlæg... 28 Side 4 af 57

4.6 Begrænsninger omkring grundvandsanlægget... 29 4.7 Opsummering... 30 5 Dimensionering og implementering... 30 5.1 Krav... 31 5.2 Varme... 31 5.3 Køl... 31 5.4 Teoretisk kølesystem... 32 5.5 Stråle-køle/varme lofter... 33 5.6 Isolering... 33 5.7 Tilkobling... 34 6 Priser og afgiftsforhold... 35 6.1 Grønne afgifter... 35 6.2 Gaspris... 36 6.3 El-pris... 36 6.4 Køle og varme-pris... 37 6.4.1 Pris ved varmeproduktion fra naturgasfyr... 37 6.4.2 Pris ved varmeproduktion fra gaskedel... 38 6.4.3 Pris ved varme- og kuldeproduktion med varmepumper... 38 6.4.4 Pris ved varmeproduktion fra CHP-modul... 39 6.5 Priser henledt til hidtidigt forbrug... 39 6.6 Opsummering... 40 7 Miljø... 41 7.1 Miljøpolitik... 41 7.2 Udledning af CO 2 emissioner... 42 7.3 CO 2-udledning ved naturgas... 42 7.4 CO 2-udledning ved forbrug af el... 42 7.5 CO 2 udledning henledt til forbrug... 43 7.6 CO 2 udledning henledt til hidtidigt forbrug... 43 7.7 Opsummering... 44 8 Økonomi... 45 8.1 Tilskud... 45 8.2 Prisoverslag... 46 9 Løsningsforslag... 48 9.1 Opbygning af løsningsforslagene... 48 Side 5 af 57

9.1.1 Løsningsforslag 1... 49 9.1.2 Løsningsforslag 2... 50 9.1.3 Løsningsforslag 3... 51 9.2 Opsummering... 52 10 Kritik og diskussion af metode... 53 11 Konklusion... 54 12 Perspektivering... 55 13 Litteraturliste... 56 14 Bilagsliste... 57 Side 6 af 57

1 Indledning 1.1 Formål Denne rapport er udarbejdet med det formål dels at opfylde undervisningsplanens formål under Modul 31 Bachelorprojekt. Identificere maskinmesterprofessionsrelevante problemstillinger. Udforme relevante begrundede problemformuleringer eller hypoteser med baggrund i udvalgte problemstillinger. Udvælge og anvende egnede projektstyringsteorier samt metoder og videnskabsteorier til gennemførelse af professionsrelevante projekter. Formidle problemstillinger, metoder og teorier, relevante data, projektanalyser, diskuterede løsningsforslag og perspektivering i egnede dokumenter. (AAMS, 2015) Herudover tjener projektet det formål, at belyse forsyning af varme- og køleenergi af en bygning samt dimensionering af slutbrugere til forsyning. Ydermere er det hensigten at belyse, hvordan denne tilkøbte bygning kan implementeres mest hensigtsmæssigt, med udførelse af energibesparende tiltag med både økonomi og miljø for øje. Projektet udspringer sig således i en anbefaling til den mest optimale driftssituation, med ovenstående som omdrejningspunkt. 1.2 Projektets baggrund DEIF A/S (fremover DEIF) er grundlagt i 1933 i København af Erling Foss, men er nu beliggende i Skive hvor administration, udvikling og produktion er placeret. DEIF er en international leverandør af styringsløsninger til decentraliserede kraftproduktioner, marine og offshore samt vindturbiner. DEIF har sammenlagt over 500 medarbejdere i koncernen, som er fordelt i følgende lande; Tyskland, Frankrig, Norge, Storbritannien, Spanien, Brasilien, Kina, USA og Indien. Ud over disse lande er der hovedsættet i Danmark. (About DEIF, 2015) Den hastige udvidelse af DEIF gør, at der er nødvendighed for at få dækket det øgede pladsbehov. Som en del af løsningen på dette problem, er der tilkøbt en nærliggende nabobygning, som fremover skal huse produktionen for DEIF. Den købte ejendom er på nuværende tidspunkt ejet af Labflex. Men med overtagelse i december 2015 er der fordelagtigt for DEIF, at foretage de indledende manøvrer for overtagelsen på nuværende tidspunkt. Den tilkøbte bygning vil fremadrettet i denne opgave også blive omtalt som Labflex, på trods af at bygningen er købt og ejet af DEIF. Dette gøres for at give læseren et bedre overblik over, hvilken bygning der er tale om i pågældende sammenhæng. DEIF udgøres af 10.600 m 2, hvoraf den nuværende produktion udgør 2004 m 2. Side 7 af 57

Den tilkøbte virksomhed er Labflex, som er en af Europas største leverandører af indretningsløsninger til hospitals-, laboratorie- og uddannelsessektoren. Ydermere udfører Labflex laboratorieløsninger for kunder i hele verden. (Labflex, 2015) Figur 1 - Illustration af DEIF og tilkøbte Labflex (Google, 2015) Ud fra ovenstående figur ses en illustration over to bygninger - hhv. DEIF (blå) og Labflex (rød). DEIF på ovenstående figur er afdelingen på Frisenborgvej, som udgør hovedsædet. 1.3 Problemstilling I forbindelse med den stadig stigende forøgelse af DEIF, er der tilkøbt en nabobygning, som fremover skal huse produktionen for DEIF. Der skal vurderes hvorvidt denne bygning kan implementeres i den nuværende energiforsyning, og samtidig leve op til den miljømæssige profil, som DEIF prioriterer højt. Herudover er det også ønskeligt at have det økonomiske perspektiv med i klarlægningen. Ud fra denne betragtning er følgende problemformulering blevet opstillet. 1.4 Problemformulering Hvordan kan DEIF mest hensigtsmæssigt implementere energiforsyning af den tilkøbte bygning, set ud fra et økonomisk synspunkt, og stadig leve op til deres miljømæssige profil? 1.5 Metode Indledningsvis analyseres anlæggets sammensætning. Herunder gælder de komponenter der udgør hele forsyningsanlægget for elektricitet, varme og køl samt fordeling. Side 8 af 57

Beskrivelsen indebærer dele, som senere i rapporten vil optræde i en analyse eller på anden måde blive brugt og således kræver et forudgående kendskab. For at kunne opstille et kvalificeret oplæg til udnyttelsen af energiforsyningen, er det nødvendigt at granske flere områder i forbindelse hermed. Det er derfor nødvendigt, at analysere de parametre der spiller ind i forbindelse med energiforsyning og drift af anlægget. Hertil kommer også dimensionering. For at finde det nødvendige varme- og kølebehov for Labflex er der taget udgangspunkt i måleraflæsninger og logninger for DEIF. På baggrund af den nævnte analyses resultater opstilles løsningsforslag, som vægtes ud fra et økonomisk og miljømæssigt synspunkt, da disse faktorer spiller en vigtig rolle i valg af det foretrukne løsningsforslag. Vægtningen af disse løsningsforslag vil ske med økonomi som første prioritet og det miljømæssige aspekt som anden prioritet. For priser og afgiftsforhold er der taget udgangspunkt i opgørelser over hhv. gas og el i form af fakturaer. Disse priser og afgifter for elektricitet og naturgas er ikke statiske. Det vil midlertidigt være nødvendigt at anskue disse værdier som statiske, for at give et konkret udgangspunkt. Ydermere er tilskud fra staten varierende, og det vil derfor også her være nødvendigt at foretage et statisk udgangspunkt. Anvendelse af priser og afgifter vil derfor tage udgangspunkt i gældende satser pr. 1/4-2015. Alle priser i rapporten er eksl. moms. Virksomhedsfølsomme data i form af i form af indhentede målinger mm. er ikke vedlagt som bilag, da disse betragtes som fortrolige. Ved evt. tvivlsspørgsmål er det dog muligt at rekvirere pågældende data fra forfatteren eller DEIF. Metoden anvendt i denne rapport er - udover ovennævnte - implicit i rapporten, og der argumenteres for denne, hvor det findes nødvendigt. 1.6 Afgrænsning Der vil ikke blive taget højde for de enkelte varmeforsyninger i bygningsdele. Dette værende radiatorer, gulvvarme mm. Disse vil blot blive beset som forbrugere, når der skal dimensioneres fremløb og retur samt andre komponenter i forbindelse hermed. Der vil kun blive taget udgangspunkt i tre haller, som skal huse produktionen for DEIF. Se bilag 1 - Oversigt_produktion. I forbindelse med dimensionering, vil der ikke blive fremlagt overvejelser omkring drift af de pågældende elementer. Ej heller vil der blive klarlagt en mulig besparelse ved at isolere tagkonstruktionen. Afsnittet dimensionering og implementering er medbragt som grundlag for energitilskud, som er en del af de udarbejdede løsningsforslag. Da denne rapport er den indledende manøvre i forbindelse med hele projektet, vil der ikke blive taget højde for hvilke styresystemer der vil blive anvendt ved fremtidig drift. Side 9 af 57

Der vil ikke blive taget højde for specifikt el-forbrug for virksomheden - dette værende el-forbrug forbundet med produktionen. Dette anses ikke som relevant i forbindelse med energiforsyning af varme og køl. Herunder gælder også, at egenproduceret el fra CHP-modulet ikke vil blive analyseret. Herunder gælder priser på egenproduceret el, afgiftsgodtgørelse mm. For gældende afgiftsforhold, vil der ikke blive taget højde for evt. afgiftsgodtgørelse. Der vil udelukkende blive anvendt de afgifter, som fremgår fra de pågældende fakturaer. Der vil i denne rapport ikke blive taget hensyn til, om eksisterende installationer i kan levere det ekstra krævede behov. Det ærende fx pumper, ventiler mm. Ydermere vil der ikke komme varmetab gennem rør i betragtning. På trods af, at Labflex udgøres af ca. 5000 m 2, vil der kun blive taget udgangspunkt i de 4000 m 2, som skal huse den fremtidige produktion. Yderligere fremkomne afgrænsninger vil blive fremstillet i løbet af udarbejdelsen af denne rapport. 1.7 Empiri indsamling Til indhentning af data og information omkring de forskellige anlægs opbygning og historie, er der foretaget råd og vejledning med personer i DEIF s organisation - herunder hovedsageligt Jan B. Lemming. Derudover bygger viden omkring anlægget på personlige observationer af anlæggets drift, form og funktionalitet i forbindelse med praktikperioden. Herudover er der yderligere tilegnet viden gennem teknisk dokumentation på diverse dele, som udgør anlægget. Til indhentning af information omkring hidtidige forbrug og drift er der udtaget dataopsamlinger og rapporter omkring varme- og kuldeproduktion. Herudover er også indsamlet forbrugsafregninger og - aflæsninger fra økonomiafdelingen hos DEIF. Herunder indgår priser og afgiftsforhold i form af fakturaer. Til opsummering af det potentielle energitilskud er der indhentet dokumentation og opgørelse over størrelsen af tilskud fra en energirådgiver fra firmaet Proenergi. Der er fra projektets begyndelse indhentet tilbud fra to grossister per opgave der ønskes udført. Dette er gjort for at give eventuelle beslutningstagere et bedre overblik til at træffe en beslutning. Rapporten er desuden opbygget på litteratur fra undervisning i maskinmesteruddannelsen. Alle figurer og tabeller i rapporten er af egen kreation, medmindre andet er angivet. 1.8 Rapportens opbygning Rapportens opbygning følger fremgangsmåden præsenteret i metodeafsnittet. Dermed præsenteres de forskellige anlæg, for at give læseren et indblik i disse. Efterfølgende sker en udvælgelse af data som vil blive behandlet i analyser. Tilslut benyttes disse til udarbejdelse af løsningsforslag. På grund af de forskellige data s indgriben i hinanden, vil der gennem rapporten forekomme henvisninger til afsnit, der endnu ikke er læst. Side 10 af 57

Der vil i hvert afsnit være en opsummering, som opridser de relevant information ud fra analysen. Bilagene der henvises til i rapporten er at finde på vedlagte USB. 2 Anlægsbeskrivelse (DEIF) Formålet med dette afsnit er at give læseren et indblik i det nuværende energisystem, som er at finde på DEIF. Dette gør sig gældende, da det er nødvendigt at give læseren et forudgående kendskab til anlægget, i forbindelse med senere analyse. For at overskueliggøre dette afsnit er der inddraget illustrationer. Dette er for at give læseren et bedre overblik. Det anbefales derfor at benytte den tilhørende anlægstegning bilag 2 - Anlægstegning for et bedre overblik. 2.1 ATES(Aquifer Thermal Energy Storage) Anlægget - også kaldet grundvandsanlægget - består principielt af to brønde med hver sin dykpumpe, hvor der er forbundet en fælles varmeveksler. De to brønde er hhv. en til kulde og en til varme. Som navnet angiver, er der tale om et termisk energilager, som befinder sig i undergrunden. Nærmere betegnet et sandlag, hvori der findes flere væskelag. Alt efter om energibehovet er i form af kulde eller varme, pumpes der således op fra den ene brønd og gennem varmeveksleren, hvor energien (varme eller kulde) så overføres til procesvandet. Herefter returneres mediet så til den modsatte brønd, og bliver på ny lagret i sandlaget. Hvis flowretningen ændres i systemet, er man i stand til at udnytte den lagrede energi, og samtidig lagre ny energi i den modsatte brønd for returmængden. På denne måde er det muligt at efterleve de varme- og kuldebehov der primært findes om hhv. vinteren og sommeren. Anlægget er et lukket system, hvor man anvender selve grundvandet i forbindelse med sandet som akkumulering af energi. Selve energilagringen sker med vandet, som det energibærende medie, når grundvandet pumpes fra indvindingsbrønd til returbrønd. Brøndene er udført med en afstand på ca. 400 meter imellem sig i en dybde på hhv. 13 og 16 meter. Hertil er de filtersat 6 meter over den respektive brønds højde. Kapaciteten er dimensioneret til 41,3 m 3 /h. Dog er brøndende ikke i stand til at levere og modtage mere end ca. 30 m 3 /h. Det minimalt tilladelige flow er 2 m 3 /h. Se bilag 3 - ATES forundersøgelse. Brøndene er placeret således, at flowet skabt af pumpning sker på tværs af den naturlige strømning i væskelaget. Grunden til dette er, at den naturlige strømning så ikke vil blande energilageret i hhv. den kolde og den varme brønd. Netop ved at undgå denne opblanding, vil strømningen føre energi med sig væk fra brøndene. Det er derfor heller ikke et tabsfrit anlæg, at anvende undergrunden som energilagring. 2.1.1 Sommerscenarie I sommerperioden er der et behøv for køl, som direkte kommer fra energilageret i undergrunden. Om sommeren har man store mængder overskudsvarme fra afkølingen af bygningerne. Denne lagres så i undergrunden, og kan dermed udnyttes i vinterperioden. Side 11 af 57

Figur 2 - Illustration af sommerdrift 2.1.2 Vinterscenarie Om vinteren er der et behov for varmeenergi. Det betyder at den energi der er blevet lagret i undergrunden i løbet af sommeren skal udnyttes. Den varmeenergi der så bliver udvundet fra undergrunden, udnyttes og bruges til opvarmning af bygningerne. Den afkølede returmængde bliver så lagret i sandlaget, og kan dermed udnyttes i den kommende sommerperiode. Den maksimale årlige køleeffekt er 1.000 MWh, og denne opnås ved at tilføre de to dykpumper en årlig elektrisk effekt på 30.000 kwh. Se bilag 3 - ATES forundersøgelse. Figur 3 - Illustration af vinterdrift 2.2 CHP-modul (Combined Heat and Power) CHP-modulet udgøres af en 110 kw MAN B&W naturgasmotor, som driver en 200 kva Stamford generator. Ved fuldlast leverer enheden 105kW elektrisk effekt og 140 kw varmeeffekt. Enheden er ydermere Side 12 af 57

udstyret med en udstødningsvarmeveksler, for at udnytte varmenergien der er at finde i røggassen. Motorens kølesystem, herunder udstødningsvarmeveksleren, er forbundet til en 10 m 3 akkumuleringstank, hvor varmeenergien fra hhv. motor og røggas overføres til. Se bilag 20 - CHP datablad. 2.3 Varmepumper I forbindelse med grundvandsanlægget benyttes fire stk. Danfoss DHP-R Eco 42 varmepumper til varmeforsyning under vinterdrift. Dette sker ved, at procesvandet til opvarmning genopvarmes, og det indvundne grundvand afkøles indirekte gennem varmeveksleren for grundvandsanlægget. Behovet for drift af varmepumperne sker ud fra målinger af returtemperaturen på varmekredsen. Varmepumperne indkobles således trinvis med en indbyrdes tidsforsinkelse, der afhænger af temperaturafvigelsen fra setpunktet. Som ekstern reguleringsparameter er der kompenseret for udetemperaturen, således at der ikke produceres unødvendigt høje fremløbstemperaturer i varmere perioder. Se bilag 4 - DHP-R Eco - funktionsbeskrivelse. 2.4 Gasfyr På DEIF er der også 4 stk. Milton EcomLine HR60 gasfyr. Disse er parallelkoblet med en effekt på 56,5 kw hver ved nedre brændværdi. Dette ses ud fra bilag 5 - Milton EcomLine HR60. Gasfyrenes nuværende primære funktion er være backup i tilfælde af perioder, hvor der er et stort varmebehov. 2.5 Fordeling af forbrugerne Den primære energikilde anses for at være grundvandsanlægget i sammenspil med varmepumperne, som står for den primære levering af både varme og kulde. I supplement hertil er CHP-modulet. Som sidste instans findes gasfyrene, hvilke fungerer som en slags backup i peak-perioder, hvor behovet er stort. 3 Behovsanalyse Dette afsnit har til hensigt at belyse de behov, der er at finde for den tilkøbte bygning. Samtidig belyses der, hvilke behov der gør sig gældende for DEIF i en fremtidig driftssituation. Analysen tager udgangspunkt i data indhentet fra Labflex og data indhentet fra DEIF i form af måleraflæsninger og logninger. De fremkomne behov vil således blive opstillet, som de nødvendige krav for forsyningsanlægget til at dække dette behov. Disse krav vil blive analyseret i afsnit 4 - Kapacitetsanalyse. 3.1 Graddagesystemet For at få et mere præcist billede af forbruget, er det nødvendigt at foretage en korrektion for målte forbrug, som skal danne grundlag for fremtidigt behov. Denne korrektion sker vha. graddagesystemet. Graddage bruges til at måle den kuldepåvirkning, som en bygning udsættes for i en given periode. Anvendelsen af graddage gør det nemt at tage hensyn til kuldepåvirkning af bygningen, og samtidig korrigere en bygnings energiforbrug. Der er mange faktorer der spiller ind i en bygnings energiforbrug, og indflydelsen af netop disse faktorer er Side 13 af 57

Graddage forskellige fra bygning til bygning afhængig af konstruktionen. Generelt kan man dog sige, at størstedelen af en bygnings energiforbrug sker ud fra variationer i udetemperaturen. Én graddag er således et udtryk for en forskel på 1 C mellem den indendørs døgnmiddeltemperatur på 17 C og den udvendige døgnmiddeltemperatur for et døgn. Graddage kan eksempelvis udregnes som forskellen mellem 17 C indenfor og 5 C udenfor gennem et døgn. Dette giver 17-5 = 12 graddage. Den indendørs døgnmiddeltemperatur på 17 C er fastsat som den temperatur en bygnings varmeforsyning skal levere varme til. Denne temperatur tillægges 3 C fra ekstern opvarmning i form af el-apparater, mennesker, solindfald mm. således at middel indendørstemperaturen er 20 C. 17 C er således den udetemperatur, der skaber balance i en bygnings varmetransmission ved en indendørstemperatur på 20 C. Falder udetemperaturen til under 17 C skal bygningen tilføres varme for at opretholde balancen og derved 20 C indenfor. På diagram 1 ses graddage-værdierne fordelt på måneder over et normalår. 600 500 525 480 460 455 400 300 200 100 0 302 79 1 1 1 36 219 349 Diagram 1 - Graddage i normalåret De enkelte døgns graddagetal summeres typisk til månedsværdier, hvilket også vil gøre sig gældende i dette tilfælde. Herudover opgøres graddageberegningerne som normalår. Normalåret er defineret ud fra den gennemsnitlige fyringssæson, og giver derfor en mere præcis indikation af varmebehovet fremover. Normalåret er baseret på sæsonerne fra 1941 til 1980, og et normalår udgøres per definition af 2908 graddage. (DTU, 2015) Omregningen, som vil fremgå i det følgende, af forbrug til korrigeret forbrug sker ud fra følgende formel: Korrigeret forbrug = Nuværende forbrug Graddage Normal Graddage Måned Side 14 af 57

3.2 Behovsanalyse for Labflex Varmebehovet for Labflex har hidtil været dækket af en Danstoker gaskedel og et Milton EcomLine HR60 gasfyr, hvorfor den brugte gasmængde er med til at indikere det nuværende varmebehov. Dette vil fremgå af det følgende. 3.2.1 Hidtidigt varmeforbrug for Labflex Det er nødvendigt at se på det hidtidige forbrug for Labflex i forbindelse med udarbejdelse af løsningsforslag. Varmeforbruget for Labflex, som udelukkende forsynes med naturgas, er med til at give et fingerpeg omkring det fremtidige brug. Samtidig skal forbruget danne grundlag for en sammenligning af hidtidigt forbrug med fremtidigt forbrug. Det er derfor også nødvendigt at illustrere, hvordan forbruget har været fordelt ud over de energiforsynende kilder, for at kunne opsætte driftsomkostninger og redegørelse for emissioner for en givet driftssituation. Efter samtale med Labflex er det blevet klarlagt, at gasfyret benyttes når der er +10 C udenfor. Når udetemperaturen er under +10 C benyttes gaskedlen. For at kunne lave en målbar opstilling til analyse antages derfor, at der udelukkende gøres brug af gasfyret når udetemperaturen er over +10 C, og modsat gøres der udelukkende brug af gaskedlen ved udetemperaturer under +10 C. Tabel 1 - Tabel over middeltemperaturer 2013/2014 Ovenstående tabel er udarbejdet med data i form af middeltemperaturer indhentet fra flyvestation Karup i de respektive måneder. (DMI, 2015) 2013 Middeltemperatur Forsyningsenhed Maj 12,7 C Milton Juni 14 C Milton Juli 17,6 C Milton August 17 C Milton September 13 C Milton Oktober 10,7 C Milton November 5,3 C Danstoker December 5,7 C Danstoker Januar 2,1 C Danstoker Februar 4,9 C Danstoker 2014 Marts 6 C Danstoker April 9,2 C Danstoker Disse middeltemperaturer er dog direkte målinger foretaget for referenceåret 2013/2014, og repræsenterer dermed ikke en gennemsnitlig temperatur fundet gennem flere år. Side 15 af 57

kwh Tiltaget er foretaget for at illustrere, hvornår der bruges den ene forsyningskilde frem for dem anden. Dette gør sig anvendeligt ved senere analyse. 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Varmeforbrug Diagram 2 - Energiforbrug for Labflex (Maj 2013 til April 2014) Ovenstående diagram viser det hidtidige forbrug, som er indhentet fra Labflex for perioden maj 2013 - april 2014. Søjlerne med blåt viser forbruget for Milton-gasfyret, hvor søjlerne med orange viser forbruget for gaskedlen. Forbruget fordeles som følgende: - Milton-gasfyr: 84.207 kwh - Danstoker-kedel: 436.829 kwh Det samlede forbrug lyder på 521,036 MWh. Se bilag 6 - Forbrug_Labflex. Se ydermere bilag 7 - gasforbrug_labflex (HMN Naturgas - Gaskvalitet, 2015) for grundlæggende beregninger. Herunder indgår også forklaring af omregning fra m 3 til kwh, da gasforbruget er er målt i m 3. De 521,036 MWh viser det samlede forbrug for referenceåret. For at se hvad den leverede varmemængde er, tages der højde for virkningsgraderne på de forsyningsenheder. Dette gøres for at give et indblik i det effektive leverede varmeforbrug. Ud fra dette kan man opstille følgende: Forbrug gasfyr = 84.207 0,975 = 82.102 kwh Forbrug gaskedel = 436.829 0,89 = 388.778 kwh Side 16 af 57

Samlet set giver det et varmeforbrug til opvarmning: Forbrug = 82.102 + 388.778 = 470.880 kwh De 470.880 kwh er det der er blevet brugt til opvarmning af Labflex i referenceåret. De resterende 50.156 kwh må ses som et direkte tab, som resultat af de forskellige forsyningsenheders virkningsgrader. Ud fra 470,880 MWh indgår også andet tab. Dette skal dog sættes i forbehold for, at der i produktionen ved Labflex er en stor mængde elektronisk produktionsudstyr, som bidrager væsentligt til varmebehovet. Samtidig er der ved Labflex installeret et mekanisk ventilationsanlæg. Det vides ikke om denne er installeret med varmegenvinding. Hvis ikke udsuges den tilførte varme direkte, og er forbundet med yderligere varmetab. Dette kan dermed også være en årsag til det høje varmeforbrug. Ud fra dette er det derfor ikke muligt at bruge de opsamlede data fra Labflex s naturgasforbrug, som en direkte indikator for fremtidigt varmebehov. Der forventes et væsentligt mindre forbrug for DEIF, ud fra flere optimerende tiltag i forbindelse med overtagelse. Derfor tages der udgangspunkt i et specifikt varmeforbrug [kwh/m 2 ] for DEIF. Dette vil fremgå ved senere analyse. 3.2.2 Varmeforbrug i forhold til normalåret I forbindelse med senere analyse er det nødvendigt at belyse varmeforbruget for fremtidige driftssituationer. Her gør graddagesystemet sig anvendeligt jf. afsnit 3.1. Nedenstående diagram 3 viser antallet af graddage fordelt ud over de respektive måneder i årene 2013 og 2014. Antallet af graddage lyder på i alt 2664 for denne periode. Graddageværdierne i denne rapport er målt på flyvestation Karup og opgivet af DMI. (DMI, 2015) Side 17 af 57

kwh Graddage Graddage 500 462 400 351 350 338 340 300 200 100 0 141 92 18 25 125 188 234 Diagram 3 - Graddage 2013/2014 Efterfølgende fremstår nedenstående. Der henvises til bilag 6 - Forbrug_Labflex for resulterende beregninger. 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Varmeforbrug (korrigeret) Diagram 4 - Korrigeret varmeforbrug for Labflex for referenceåret Der ses ud fra diagram 4 det korrigerede forbrug efter normalåret. Det samlede korrigerede energiforbrug er 605 MWh. Hvis man fortsætter med foregående betragtning i afsnit 3.1.2 vil det give et fremtidigt forbrug i form af varmebehov som følgende: Forbrug gasfyr = 60.553 0,975 = 59.039 kwh Forbrug gaskedel = 544.460 0,89 = 484.569 kwh Side 18 af 57

Graddage Samlet set giver det følgende varmeforbrug til opvarming: Forbrug = 59.039 + 484.460 = 543.609 kwh Denne fordeling er selvfølgelig forbundet med en vis usikkerhed, da der tidligere blev forudsat at det udelukkende vil blive produceret varme fra en forsyningskilde alt efter middeltemperaturerne. 3.3 Behovsanalyse for DEIF (produktionen) For at kunne opstille et driftsscenarie, som kan give et fingerpeg på et fremtidigt forbrug for både DEIF og Labflex analyseres det nuværende og fremtidige forbrug for DEIF. For DEIF er der indhentet data i form af måleraflæsninger i perioden marts 2014 til februar 2015. Derfor er antallet af graddage for perioden marts 2014 til februar 2015 præsenteret i diagram 5. Graddagene udgør samlet 2641 graddage. Graddage 500 429,2 430 410 400 300 200 100 0 340 234 158 60 10 62 78 144 286 Diagram 5 - Graddage 2014/2015 3.3.1 Hidtidigt varmeforbrug for DEIF I dette afsnit er det meningen, at der skal klarlægges hvilket varmeforbrug der er for DEIF. Dette gøres med henblik på at kunne fremstille en opgørelse over, hvad forbruget er for DEIF med og uden Labflex implementeret. Side 19 af 57

kwh kwh Varmeforbrug 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Diagram 6 - Varmeforbrug for DEIF i referenceåret Ovenstående diagram illustrerer DEIF s varmeforbrug, og lyder samlet set på 789 MWh. Dette er det samlede varmeforbrug på DEIF. Her indgår dog ikke forbruget for køkken, kontor i køkken samt opvarmning af omklædning. Det antages dog, at dette forbrug er begrænset set i forhold til samlede mængde varmeforbrug. Der vil derfor ikke bliver taget yderligere forbehold for dette fremadrettet. Forsyningen af disse 789 MWh leveres af de nævnte energiforsyninger på DEIF - navnlig varmepumper, CHP-modul og gasfyr jf. afsnit 2. Forbruget er målt ud fra varmemåleren, som er monteret på fremløbsstrengen, inden varmebehovet fordeles til forbrugerne. Dermed er det ikke nødvendigt at foretage en korrektion for virkningsgrader, da dette er det faktiske varmeforbrug målt efter forsyningsenhederne. 3.3.2 Varmeforbrug i forhold til normalåret For at kunne opstille et fremtidigt varmebehov for DEIF s produktion i Labflex korrigeres der i forhold til normalåret jf. afsnit 3.1. Ved korrektion af varmeforbruget, i forhold til normalåret, giver det ligeledes her et mere sigende billede af et fremtidsforbrug. 200000 150000 100000 Varmeforbrug (korrigeret) 50000 0 Side 20 af 57

kwh Diagram 7 - Korrigeret forbrug for DEIF i referenceåret Ud fra denne betragtning fremstår et varmebehov, som lyder på 864,180 MWh. Fordelingen af dette varmebehov ses fordelt ud over de respektive måneder i diagram 7. For gennemførte beregninger henvises der til bilag 8 - Forbrug_DEIF. Da dette forbrug er gældende for hele DEIF, kan der findes et specifikt varmeforbrug for DEIF [kwh/m 2 ]. Det specifikke forbrug findes for at allokere det ud over arealet for Labflex, som skal udgøre produktionen fremover. 3.4 Varmeforbrug henledt til behov Ud fra ovenstående fremstår det specifikke varmeforbrug [kwh/m 2 ] for hele DEIF, som udgøres af 10.600 m 2. Dette lyder på 81,5 kwh/m 2 gennemsnitligt om året. Da der for DEIF s kommende produktion på Labflex er 4.000 m 2, er det nu muligt at opstille et varmebehov for de fremtidige produktionslokaler. 80000,00 70000,00 60000,00 50000,00 40000,00 30000,00 20000,00 10000,00 0,00 Varmeforbrug produktion Diagram 8 - Varmebehov for fremtidig produktion Diagram 8 viser varmeforbruget for produktionen, som lyder på 326,105 MWh årligt. Det tal er fundet ved at multiplicere det specifikke varmeforbrug for DEIF - i den respektive måned - med arealet for den fremtidige produktion på Labflex. Varmebehov måned = kwh/m 2 måned 4000 m2 Dermed er der opstillet et varmebehov, som illustrerer den fremtidige mængde af varmeforsyning - 326,105 MWh årligt. Dette er selvfølgelig forbundet med en del usikkerheder, og tegner ikke et direkte billede af det konkrete behov. Der er flere ting der indgår i, at finde det nødvendige varmebehov. Heriblandt kan nævnes meteorologiske forhold i form af temperatur, blæst, solindfald. Ud over disse kan også nævnes bygningens klimaskærm, som udgøres af vinduer, døre, ovenbelysning, ydervægge, tage, gulve, fundamenter, samling ved vinduer Side 21 af 57

kwh etc. Hertil kommer også energikilder, som eksisterer inden for virksomheden. Her tænkes på elektronisk udstyr, lyskilder mm. I Labflex s tilfælde udgøres disse indvendige energikilder af flere industrielle maskiner, som laver et væsentligt bidrag til varmebehovet. Herudover er der de pågældende ansatte, som arbejder i produktionen. Ud fra disse parametre vil et varmebehov i løbet af en dag variere, alt efter hvordan forholdene viser sig. Da alle disse parametre giver et bidrag i form af varme, anses det som worst case scenario at fastslå det fundne varmebehov, som være gældende for den fremtidige produktion i Labflex. 3.5 Køleforbrug Da der på Labflex ikke eksisterer et direkte køleanlæg er det ikke muligt at lave en vurdering af det nødvendige kølebehov ud fra data. Der må derfor tages andre metoder i brug. For at fastsætte den nødvendige mængde af kwh til køl tages der udgangspunkt i dataopsamling fra grundvandsanlægget på DEIF. Anlægget har en pulstæller, der summerer varme- og køleffekt. Da det er grundvandsanlægget der direkte leverer kølingen, kan man antage at den summerede produktion af køling fra grundvandsanlægget, er et direkte mål for kølebehovet. Dette gælder selvfølgelig kun for DEIF, da det er er her leveringen af køl forekommer. Ud fra denne betragtning er det nødvendigt at finde et specifikt køleforbrug, for at projektere det over på Labflex som et opstillet behov. For at nå frem til et specifikt kølebehov, er det nødvendigt at fremsætte et specifikt køleforbrug [kwh/m 2 ]. 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 Køleforbrug Diagram 9 - Aflæst køleforbrug marts 2014 - februar 2015 Det samlede køleforbrug, som ses på diagram 9 er 419,23 MWh i løbet af referenceåret. Dette forbrug er gældende for DEIF. Dermed er energiforbruget til køl en indikator for behovet for ca. 10.600 m 2. Ud fra data-logninger fra køledelen af grundvandsanlægget er det muligt at beregne et specifikt kølebehov [kwh/m 2 ]. Ud fra denne betragtning er det muligt at antage et estimeret kølebehov for Labflex, som skal danne grundlag i videre betragtning. Side 22 af 57

kwh kwh Det er dog kun nødvendigt at anvende aflæsninger fra april - hvor det antages at der sker en overgang fra vinter- til sommerdrift - til og med september, hvor anlægget igen sættes i vinterdrift. Det er om sommeren, at det største behov for køling gør sig gældende. Den valgte kølesæson er for året 2014. Kølebehovet for DEIF i vinterdriften repræsenterer mindre forbrugerenheder rundt omkring i virksomheden, samt et etableret serverrum, som kræver konstant køling. Dette vil der dog ikke blive taget yderligere højde for, da der ønskes at finde behovet for Labflex Ved bestemmelse af kølebehovet for Labflex er det dog ikke nødvendigt at tage højde for køl uden for den nævnte sommerdrift. Dette skal begrundes med at der ikke eksisterer et kølebehov ud over sommerdriften. 80000,00 70000,00 60000,00 50000,00 40000,00 30000,00 20000,00 10000,00 0,00 Køleforbrug Diagram 10 - Aflæst køleforbrug for DEIF i sommerperioden Diagram 10 illustrerer køleforbruget for DEIF i sommerperioden 2014, som lyder på 288,603 MWh. 3.5.1 Køleforbrug henledt til behov Hvis man ser på det specifikke kwh [kwh/m 2 ] forbrug ud fra køleforbruget i sommerperioden, er det muligt at fremstille et kølebehov for den fremtidige produktion på Labflex i sommerperioden, som fremgår af diagram 11. 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 Kølebehov Diagram 11 - Kølebehov for Labflex i sommerperioden Side 23 af 57

Der vil for Labflex blive taget udgangspunkt i sommerperioden fremadrettet. 3.6 Opsummering Ud fra det foregående ses, hvordan det hidtidige forbrug har været samt et estimeret fremtidigt behov i form af varme og køl for Labflex. Grunden til at det fremtidige varmebehov for Labflex er markant lavere end det hidtidige forbrug, er at det nuværende Labflex udgøres af større areal end de 4000 m 2. Herudover indgår de andre parametre tidligere nævnt i afsnit 3.2.1. Beregning er foretaget efter et areal på 4000 m 2, da dette udgør produktionen. Da den resterende del af Labflex indgår i den forudgående afgrænsning, vil der ikke blive taget yderligere højde for dette. Det bemærkes dog at de 470.880 kwh, som er fremkommet ud fra det målte naturgasforbrug, gælder varmeforbruget efter korrektion for virkningsgraderne af de to forsyningsenheder. Dette gælder for det nuværende Labflex med et areal på over 5000 m 2. Dermed kan det vurderes at 326.105 kwh for den fremtidige produktion på Labflex, som består af 4000 m 2, ikke falder helt ved siden af rent forholdsmæssigt. Gaskedlens dårlige virkningsgrad er forbundet med et øget forbrug af naturgas. Det bevirker en del tab gennem kedlen. Da det hidtidige forbrug for Labflex er beregnet ud for den mængde naturgas der er brugt for virksomheden, vil det fremtidige forbrug være markant lavere som direkte følge af virkningsgraden bare på gaskedlen. Det hidtidige varmeforbrug for DEIF er direkte måleraflæst, og er derfor ikke muligt at lave en direkte korrektion for virkningsgrader. Dette gælder ligeledes køleforbruget. Nedenstående tabel viser det fremtidige kølebehov, for den nye produktion på Labflex. Det er disse behov,der vil repræsenterer et fremtidigt forbrug i løsningsforslag opstillet senere i rapporten. Varmebehov produktion [kwh] Kølebehov Produktion [kwh] Labflex 326.105 108.907 Tabel 2 - Oversigt over fremtidigt behov Ved at sammenlægge det fremtidige behov for DEIF på 864.180 kwh og det fremtidige behov for produktion på 326.105 kwh forlabflex fås i alt 1.190,286 MWh. Det ovenstående behov er udspecificeret i bilag 8 - Forbrug_DEIF, som viser forbruget i referenceåret (marts 2014 til marts 2015). Det vides ikke hvad de eksisterende lokaler på DEIF skal anvendes til for fremtiden. Derfor antages det af DEIF s varmeforbrug fortsat vil være det samme, på trods af at produktionen overflyttes til Labflex. Side 24 af 57

4 Kapacitetsanalyse Dette afsnit har til formål at danne et overblik over DEIF s nuværende kapacitetsegenskaber, og hvorvidt disse kan leve op til behovene skabt fra Labflex og samtidig forsyne DEIF som hidtil. Dette værende hhv. varme og køl - med Labflex som forbruger. Samtidig belyses Labflex kapacitetsegenskaber. Dette er nødvendigt for at kunne give et indblik i forbindelse med senere opstilling af løsningsforslag med driften heraf. Ydermere vil afsnittet diskutere betingelserne ved at opfylde de opstillede behov. Der skal gøres opmærksom på, at analysen er foretaget ud fra estimater, og er derfor forbundet med en vis usikkerhed. 4.1 Nuværende energikilder (Labflex) På Labflex er der, som beskrevet, installeret en Danstoker gaskedel samt et Milton EcomLine HR60 gasfyr. Begge forsyningsenheder anvender naturgas som drivmiddel. - 1 stk. Danstoker-kedel på 930 kw (η = 89%) - 1 stk. Milton EcomLine gaskedel på 56,5 kw (η = 97,5%) 4.2 Varmeproduktionskapacitet Som det ses ud fra behovsanalysen jf. afsnit 3 er varmebehovet sammenlagt 1.190,3 MWh årligt - for både DEIF og Labflex. For at danne sig et overblik er det derfor nødvendigt at finde spidsbelastningerne for hhv. varme og køl i referenceåret. Det største graddage-afhængige forbrug på 188.023,3 kwh for DEIF og 70.952,17 kwh for Labflex, ligger i januar. Se hhv. diagram 7 og 8 i afsnit 3. Ud fra dette får man sammenlagt 258.976 kwh. Dermed skal der leveres en gennemsnitlig effekt på: 258.976 24 31 = 348 kw Ud fra en betragtning om, at varmebehovet følger udetemperaturen, vil varmebehovet være højest i de tidlige morgentimer, hvor udetemperaturen er lavest, og varmebehovet vil være lavest om eftermiddagen, hvor udetemperaturen er højest. Samtidig har aktivitetsniveauet indflydelse på varmebehovet, der således er faldende, når aktivitetsniveauet stiger pga. den opvarmning, der sker fra omkringværende elementer - som beskrevet i afsnit 3. Sammenholdes disse to betragtninger omkring påvirkninger af varmebehovet, vil varmebehovet have en døgncyklus, hvor behovet er faldende i dagstimerne og stigende i nattetimerne. Til at dække disse 348 kw findes samtlige forsyningsenheder lokaliseret på hhv. DEIF og Labflex. De vil derfor i det følgende blive fremstillet. Side 25 af 57

For at lave et mere realistisk bud på en driftssituation antages det, at de varmeproducerende enheder nytteeffekt ligger på 80%. Fuldlastydelse [kw] Antal Samlet ydelse [kw] Samlet ydelse ved 80% last [kw] DEIF 430,3 - Gasfyr 56,5 4 226 180,8 - Varmepumper 41,4 4 165,6 132,5 - CHP-modul 140 1 140 117 Labflex 789,2 - Gasfyr 56,5 1 56,5 45,2 - Gaskedel 930 1 930 744 I alt til rådighed 1535,6 1219,5 Tabel 3 - Tabel over ydelser Det er giver en samlet ydelse i form af varmelevering månedligt: 1219,5 24 31 = 907.308 kwh Ses der udelukkende på DEIF s forsyning ses det, at der kan leveres følgende for en pågældende måned: For Labflex gælder: 430,3 24 31 = 320.143 kwh 789,2 24 31 = 587.165 kwh Det ses at Labflex s forsyningskapacitet alene langt overstiger varmebehovet på 258.976 kwh, som er opsat for januar måned. Ydermere ses det ud fra den teoretiske opstilling, at DEIF også har kapacitetsmæssige egenskaber til at imødekomme behovet fra de to bygninger. Den er dog forbundet med visse usikkerheder, da der ikke kan konkluderes de forskellige forsyningsenheders virkningsgrad ved denne last. Valget er på trods af dette foretaget, da det heller ikke er sandsynligt at alle anlæg vil køre med 100% hele tiden. Dette værende på grund af givne driftssituation, temperaturer på procesvand, naturgassens brændværdi mm. Denne ydelse ved 80% last vil blive brugt fremadrettet i projektet til udfærdigelse af løsningsforslag. 4.3 Køleproduktionskapacitet Kølebehovet bliver udelukkende dækket af grundvandsanlægget ved DEIF. Labflex har ikke noget kølesystem installeret, hvorfor der ikke fremgår tal her fra. Kølebehovet er i sommerperioden 288.603 MWh for DEIF og 108.907 kwh for Labflex. Sammenlagt giver det et kølebehov på 397.510 kwh for netop sommerperioden. Anskues behovene for juli måned, hvor der er størst kølebehov, vil der for DEIF være et behov på 67.731 Side 26 af 57

kwh og 25.559 kwh for Labflex - i alt 93.290 kwh. Ud fra dette vil den gennemsnitlige nødvendige køleydelse være følgende: 93.290 = 125 kw 24 31 Kølebehovet vurderes til hovedsageligt at ligge i dagtimerne, samtidig med at der er dage i måneden, som er varmere end gennemsnittet. Dette bevirker, at køleeffekten under spidsbelastninger vil blive væsentlig højere. Kølebehovet er ydermere betinget af samtidig drift af CHP-modulet, som skal afkøles gennem grundvandsanlægget - se bilag 2 - Anlægstegning. Der kan ikke entydigt opstilles en kølekapacitet, og dermed heller ikke en specifik køleydelse, for grundvandsanlægget. Her indgår flere variabler, som vil blive belyst i det følgende. 4.4 Varmepumper Varmepumperne er til forskel fra mange andre varmepumper forbundet på en sådan måde, at både den varme og den kolde side benyttes. Den varme side benyttes til opvarmning i bygningerne, og den kolde side benyttes til regenereringen af kulden i grundvandsanlægget. Som det fremgår af bilag 4 - DHP-R Eco optager hver varmepumpe 9,6 kw, og har en COP varmevirkningsgrad på 4,31. Da varmepumperne står for produktion af både varme og køl, kan man regne en COP-faktor ud for hhv. varmesiden, kuldesiden og samlet set. På trods af den aflæste COP-faktor på varmepumperne på 4,31, vil der fremadrettet i projektet blive benyttet en COP-faktor på 3,5. Dette gøres ud fra den betragtning at varmepumperne er afhængig af driftstemperaturerne på procesvandet, og derfor varierer. Denne COP-faktor på 3,5 indgår i den fremsatte ydelse ved 80% last. Varme effekten bliver da: Produceret varme = P el COP = 9,6 3,5 = 33,6 [kw] Da effektforøgelsen i varmen kommer fra kuldesiden kan det siges at kulden er: Produceret kulde = Produceret varme P el = 33,6 9,6 = 24 [kw] Ud fra dette er det muligt at beregne en COP for kuldesiden: COP køl = P nytte køl P optaget = 24 9,6 = 2,5 Side 27 af 57

Ud fra det ovenstående, er det rimeligt at beregne en samlet COP ud fra den samlede nytteeffekt, der er summen af den producerede varme og kulde: COP = P nytte 33,6 + 24 = = 6 P optaget 9,6 Da køleproduktionen bliver skabt ud fra varmeaftaget fra varmepumperne, er denne afhængig af varmepumpernes drift. På denne måde kan det ses ud fra den mængde varme som varmepumperne skaber, hvor meget køl der bliver lagret til fremtidigt brug. Hvis der tages udgangspunkt i den fundne COP-faktor for kølesiden og det hidtidige forbrug for DEIF (se bilag 9 - El-forbrug_VP_DEIF), kan varmepumperne i sammenspil med grundvandsanlægget teoretisk set årligt levere: 188.706 2,5 = 471.765 kwh Det antages at kølebehovet primært skal dækkes i sommerperioden (april - september), hvorfor det er rimeligt at opsætte følgende Den gennemsnitlige månedlige ydelse i sommerperioden: 471.765 6 = 78.627 kwh Hvis den betragtning fortsættes og sættes i henhold til juli, hvor kølebehovet viser sig at være størst: 78.627 = 105,7 kw 31 24 Det ses at den krævede køl for juli er 93.290 kwh samlet set. Det betyder, ud fra ovenstående opstilling, at grundvandsanlægget ikke kan levere den ønskede mængde køl. Dog er den opstilling ud fra et gennemsnitligt behov. Kølebehovet for de andre pågældende måneder - også ud over sommerperioden - hvor kølebehovet er væsentligt mindre kompenserer for dette. Varmepumpernes produktion af varme - og dermed kulde - er egentlig kun begrænset af grundvandsanlæggets kapacitet, hvorfor grundvandsanlægget er denne forsyningsenheds flaskehals. Det ville blive behandlet i det følgende. 4.5 Grundvandsanlæg Grundvandsanlæggets maksimale køleydelse bestemmes af temperaturen på grundvandet frem til varmeveksleren. Grundvandstemperaturen frem til varmeveksleren er bestemt af den forudgående vinterdrifts lagringstemperatur. Derfor er lagringstemperaturen i vinterdrift afgørende for køleydelsen i sommerdrift. Grundvandsanlægget producerer ikke selv varme, da der i tilladelsen (se bilag 3 - ATES_forundersøgelse), er stillet som krav at nettotilføjelsen af varme årligt er lig nul. Side 28 af 57

Fordelen ved dette system er, at det giver mulighed for at lagre varme og kulde til senere brug. Da det er om sommeren, at man har for meget varme og om vinteren mangler varmen. Dette er med til at øge COP-faktoren betydeligt i andre dele af energisystemet. Grundvandsanlæggets køleydelse kan udtrykkes ved nedenstående formel. P GV = m GV c p t Veksler Hvor t Veksler er temperaturdifferencen mellem tilgang og afgang på grundvandssiden af grundvandsanlæggets varmeveksler. Kølekapaciteten afhænger således af forskellen i temperatur på tilgang og afgang på varmevekslerens grundvandsside samt flowet igennem den. Grundvandsflowet varieres mellem 2 og 30 m 3 /h. Den maksimale årlige levering af køleforbrug er 1.000 MWh - se afsnit 2 - og denne opnås ved at tilføre to dykpumper en årlig elektrisk effekt på 30.000 kwh /år. COP = 1.000.000 33.000 = 33,3 4.6 Begrænsninger omkring grundvandsanlægget Vedrørende lagringstemperaturen for grundvandsanlægget under vinterdrift gælder, hvorvidt det samlede kølebehov kan opfyldes ved en høj lagringstemperatur. Det skal ses ud fra, at der kun er tilladelse til at indvinde og returnere 300.000 m 3 pr. år. Grundvandsmængden skal anvendes til varmpumperne under vinterdrift, hvorfor det ikke er tilfredsstillende alene at kunne opnå en tilstrækkelig køleydelse, hvis det samlede behov ikke kan opfyldes inden for de lovmæssige rammer på 300.000 m 3. Ud fra en betragtning af kølekapaciteten er det ikke muligt at fastlægge den ønskede lagringstemperatur for grundvandsanlægget under vinterdrift. For at opnå den ønskede synergi i anvendelsen af anlægget, skal omtalte temperaturer også ses i relation til drift af varmepumperne, da temperaturen har stor indvirkning på deres COP-faktor. Samtidig skal forbrugernes temperaturkrav opfyldes for at opnå en korrekt funktion af disse. Efter samtale med Jan B. Lemming 1 er det blevet klargjort, at der allerede nu er et kapacitetsproblem for grundvandsanlægget. Dette gør sig gældende ved, at det ikke er muligt at køre med alle fire varmepumper, da det ikke er muligt at lagre så meget af biproduktet - køl - i jorden igen. Trykket ligger på 14-15 mvs (1,4 bar), hvilket ved yderligere belastning vil resultere i, at det står op med vand fra den kolde brønd. Dermed ligger problemet i, at det ikke er muligt at udnytte den fulde kapacitet fra varmepumperne. Da den mængde udvundet af grundvandsanlægget er hæmmet af muligheden for at lægge det tilbage i jorden. 1 Jan B. lemming - jbl@deif.com Side 29 af 57

Der er i den forbindelse taget tiltag til en udvidelse af nuværende grundvandsanlæg, eller oprettelse af et nyt. Denne problemstilling vil der dog ikke blive taget stilling til i denne rapport. 4.7 Opsummering Der kan fra ovenstående uddrages, at DEIF alene - teoretisk set - kan levere effekten for både førnævnte og Labflex. Dog ses det, at hverken varmepumper, gasfyr eller CHP-modul isoleret set kan levere effekten ved spidsbelastning i måneder med højt varmebehov. Samlet set kan forsyningsenhederne levere en varmeeffekt på 1219,5 kw ved 80% last. Hvor 430,3 kw udgøres af DEIF s energiforsyning, og Labflex for de resterende 789,2 kw. Dette viser sig tilstrækkeligt til at dække varmebehovet fundet for januar måned, hvor behovet størst - navnlig 348 kw. I overvejelser omkring den fremtidige energiforsyning, vil det være hensigtsmæssigt for fremtiden at undgå brug af gaskedlen, da denne er forbundet med en dårlig virkningsgrad, og i princippet er overdimensioneret til Labflex s hidtidige forbrug. Det ses at det beregnede kuldeydelse på 106 kw ikke kan imødekomme behovet opsat for juli måned på 125 kw. Dog må man antage at den lagrede køl i grundvandsanlægget kan dække dette behov, da kølebehovet er lavet i vinterperioden. Dette skal anvendes i forbindelse med at opstille løsningsforslag fremadrettet i denne rapport. 5 Dimensionering og implementering Dette afsnit har til formål at belyse de nødvendige installationer, og begrundelse for valget her af. Der er i det følgende kun taget højde for slutbrugeren, og dimensioneringen heraf. Slutbrugeren i dette tilfælde er de såkaldte stråle-køle/varme elementer. Denne dimensionering er inddraget i dette projekt, som grundlag for det potentielle energitilskud, som vil blive opstillet senere i rapporten. Ved selve dimensionering af anlægget, er der blevet taget kontakt til flere grossister. Se bilag 10 - Oplæg_BørgeHansenVVS for eksempel på oplæg. For denne dimensionering gælder også forsyning til de resterende 1000 m 2, som er med til at udgøre Labflex. De betyder, at ved de valgte effekter at dimensionere ud fra, indgår også rør mm. som skal forsyne den samlede effekt for i alt 5000 m 2. Grunden til at der dimensioneres efter de fremkomne effekter er, at stråle-køle/varme elementer udelukkende skal forsyne produktionen, og de skal dermed dimensioneres efter at skulle forsyne 4000 m 2. Side 30 af 57