Bachelorprojekt ved Gråsten Varme A/S Solvarme udvidelse af solfangerparken 2014



Relaterede dokumenter
Bilag 1:

Bachelorprojekt ved Gråsten Varme A/S. - Energioptimering af solvarmeanlæg

Bachelorprojekt ved Gråsten Varme A/S

CSP-solanlæg til produktion af grøn fjernvarme

Maskinmesteren. Solvarmeanlæg bliver en hybrid. management and technology

Få mere varme ud af fjernvarmen. God afkøling gavner både miljø og økonomi

Røggasdrevet absorptionsvarmepumpe i Bjerringbro

Projektsammendrag Ærøskøbing Fjernvarme Ærø Danmark

Oplæg til udbygning og effektivisering af Uggelhuse-Langkastrup Kraftvarmeværk Amba.

I denne artikel vil der blive givet en kort beskrivelse af systemet design og reguleringsstrategi.

Peter Dallerup. Ingeniør SustainHort

Biogasanlægget Greenfarm se

NBE SOLVARME INDHOLD: 2 Valg af størrelse. 3 Information. 4 Installations tips. 5 Anlægs typer / el tilslutning Styringen. 14 Garanti.

TAARS VARMEVÆRK A.M.B.A

Rørholt se. Anlægget 5 6 km syd for Dronninglund se

Stoholm Fjernvarme a.m.b.a. Ekstraordinær generalforsamling den 29. januar 2014

Projektsammendrag Brædstrup Fjernvarme Danmark

Lavtemperaturfjernvarme. Christian Kepser, 19. marts 2013 Energi teknolog studerende. SFO Højkær

Silkeborg Varme solvarmeanlæg. Verdens største solvarmeanlæg

HÅNDBOG FOR ENERGI KONSULENTER ENFAMILIEHUSE. Version Beregnet forbrug Gyldig fra den 1. juli 2012

Solvarmeanlæg til store bygninger

Solvarmeanlæg til store bygninger

Aulum d Esben Nagskov. Orientering om planer om solfangeranlæg ved Aulum Fjernvarme.

Optimering og afprøvning af solfanger til solvarmecentraler

Temadag om luft som varmekilde Erfaringer fra leverandør Den 12. november 2018 hos Dansk Fjernvarme. Ved Salgs- og projektchef Leif Hornbak.

Bedre udnyttelse af FJERNVARMEN. få skik på AFKØLINGEN i dit varmeanlæg! FJERNVARME helt sikkert

SOLVARMEANLÆG FORÅR 2010

Hvem er han? Leo Holm Maskinmester Har siden 1988, arbejdet med fjernvarme og alternative energikilder

LAVE VARMEUDGIFTER MED BEHOVSSTYREDE LUFT/VAND VARMEPUMPER

Effektiv afkøling betaler sig

Bilagshæfte. Fredericia Fjernvarme a.m.b.a.

Produktion. Motor og generator. Forbrugsfoskelle

LAVE VARMEUDGIFTER MED BEHOVSSTYREDE JORD VARMEPUMPER

BILAGSHÆFTE. Besparelse på energivandssystemet. Jonas Risvig Lysgaard E Fredericia Maskinmester Skole

Bidrag til idékonkurrence Fjernvarmens Udviklingscenter Sommer 2011

Christiansfeld Fjernvarmeselskab A.m.b.a. Optimering af driften når man ikke har adgang til et frit brændselsvalg.

SOLEN HAR MEGET AT GI

Vision om en fossilfri varme- og elforsyning i 2025

Her er en hjælp til at få prisen på dit varmeforbrug ned.

INDHOLDSFORTEGNELSE VARMEPRODUCERENDE ANLÆG 0 1. Solvarme 0 1

Solvarme i Mou. Marts 2013 Leif Hornbak,Tjæreborg Industri

Bachelorprojekt ved Gråsten Fjernvarme ORC Anlæg (Organic Rankine Cycle)

Projektsammendrag Nordby/Mårup Samsø Danmark

Solvarmeanlæg til store bygninger

Renere produkter. HFC-frie mælkekøleanlæg

Varmeakkumulering muligheder fordele og ulemper. Brancheforeningen for Decentral Kraftvarme. Temadag onsdag den 3. maj 2017

Dronninglund Fjernvarme

SOLVARME MM. VEDDUM SKELUND VISBORG KRAFTVARMEVÆRK

Kontrol af rumtemperatur

Kend dit fjernvarmeanlæg

Koncepter til overvindelse af barrierer for køb og installation af VE-anlæg task 2. Skitsering af VE-løsninger og kombinationer

Ny retfærdig tarif på fjernvarmen

Hjallerup Fjernvarme Strategiplan

Jordvarme. - endnu lavere energiforbrug

LAVE VARMEUDGIFTER MED WELLMORE LUFT/VAND VARMEPUMPER

Det Energipolitiske Udvalg EPU alm. del Bilag 122 Offentligt HVIDBOG. Energipolitik på. -Det hele hænger sammen

Projektforslag. i h t. Bekendtgørelse om godkendelse af projekter for kollektive varmeforsyningsanlæg (BEK nr af 13. december 2005) omhandlende

HARVESTING THE SUN IN THE MOST EFFICIENT WAY - to lower energy cost of district heating. Kolding den 15. marts 2017 Per Aasted

Energieffektivitet produktion 2010 TJ

NBE SUN COMFORT Version 6.00

Baggrunden bag transkritiske systemer. Eksempel

Ny motivationstarif betyder fair varmeregning til alle

Det fleksible gasfyrede kraftvarmeværk. Brancheforeningen for Decentral Kraftvarme. Temadag mandag den 24. november 2014.

LAVE VARMEUDGIFTER MED WELLMORE JORD VARMEPUMPER

effektiv afkøling er god økonomi udnyt fjernvarmen bedst muligt og få økonomisk bonus

ANALYSER AF FREMTIDENS FJERNVARMESYSTEM I VIBORG - BEHOVSBASERET TEMPERATURSTYRING OG VARMEPUMPER BASERET PÅ OVERSKUDSVARME ELLER UDELUFT

OPTIMERING AF GASMOTORANLÆG

Fællesanlæg i det vestlige Syddjurs Strategiske varmeplan overvejelser

RING SØPARK - BRÆDSTRUP. Fremtidens fjernvarme i et bæredygtigt energisystem

Octopus for en holdbar fremtid

Beretning 2009/2010 for Løgstrup Varmeværk

JEG SIKRER DIG NEM, BILLIG OG ENERGIEFFEKTIV VAND & VARME JEG ER OGSÅ CALEFA. Calefa V. Indirekte fjernvarme

ET MINI-KRAFTVARMEANLÆG

Lavtemperaturfjernvarme

Hjallerup Fjernvarme A.m.b.a. Beretning for

Ta hånd om varmeforbruget - spar 55%

Vil du gerne holde din varmepris i ro?

Fjernvarmeunits MONTAGE OG SLUTBRUGERVEJLEDNING. Amnis+ Isol BVT

Kondenserende gaskedel med solfangere tilkoblet

Varmepumpeløsninger i etageejendomme. Netværksdag 11. Juni Teknologisk Institut Svend Pedersen, Senior konsulent

Miljøvenlige køleanlæg til convenience butikker

Tilbehør. Med sikkerhedsventil, stilbar kontraventil. 6 eller 10 bar.

Økonomisk optimering i energypro af en gas- og eldrevet varmepumpe

AQUAREA LUFT/VAND-VARMEPUMPE EFFEKTIV OPVARMNING AF DIT HJEM

Referat af ordinær generalforsamling i Gråsten Fjernvarme A.m.b.A afholdt onsdag den 22. april 2015 kl i Ahlmannsparken, 6300 Gråsten

Produktion. Forbrugsforskelle

Om OE3i. Dansk software firma med løsninger til planlægning og optimering af:

Valg af kedelstørrelse i forhold til husets dimensionerende varmetab. Notat August 2003

Til privatforbruger / villaejer. Bosch varmepumper Miljørigtig varmeenergi til enfamilieshuse og dobbelthuse

JEG SIKRER DIG NEM, BILLIG OG ENERGIEFFEKTIV VAND & VARME

Godkendelse: Etablering af solvarmeanlæg, Kongerslev Fjernvarme A.m.b.a.

Præsentation af EMD International A/S ved medlemsmøde i

Beretning for Løgstrup Varmeværk

Fokus på fjernvarme. Undgå ekstra regninger på grund af dårlig afkøling

Vandvarmere Combi l

Sønderholm Kraftvarmeværk

CTS fra strategi til praksis

Beretning til generalforsamling Aalestrup-Nørager Energi 2018

Velkommen til Generalforsamling i Aabybro Fjernvarmeværk A.m.b.A. Onsdag d. 23. august 2017

Samproduktion af varme og køling er oplagt til LT fjernvarme. DE Application manager Charles W. Hansen Grundfos

Transkript:

Bachelorprojekt ved Gråsten Varme A/S Solvarme udvidelse af solfangerparken 2014 Esben Ludvigsen E20101031 FREDERICIA MASKIMESTERSKOLE 19-12-2014

Titelblad Titel: Skribent: Studie nr.: Klasse: Bachelorprojekt ved Gråsten Varme A/S Esben Ludvigsen E20101031 6A Dato: 17.12.2014 Vejledere: Praktiksted: Hermann Ottesen, Stig Libori Gråsten Varme A/S Kontaktperson: Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Projekttype: Bachelorprojekt Tegn: 45.707 Normalsider: 19 Esben Ludvigsen ESBEN LUDVIGSEN E20101031 1

Forord Uddannelsen som maskinmester på Fredericia maskinmesterskole, afsluttes med et bachelorprojekt samt minimums 10 uger bachelorpraktik. Bachelorpraktikken er gennemført hos Gråsten Varme A/S, Sønderborg landevej 3 6310 Gråsten. Praktikken har omfattet arbejdsopgaver som driftsassistent samt driftslederassistent, i ledsagelse af personalet ved Gråsten Varme A/S. Efter endt praktik, skal der udarbejdes en rapport, der danner grundlag for den mundtlige eksamination i starten af januar 2015. Selve praktikperiodens observationer danner empirisk grundlag for rapporten. Emnet for denne rapport har taget udgangspunkt i et ønske fra Gråsten Varme A/S, om en analyse af udvidelsen, af deres solfangerpark på den eksisterende grund der er til rådighed. I samarbejde med driftslederassistenten er flere emner for rapporten, blevet fastlagt og diskuteret. Om hvorvidt det er muligt at bibeholde de eksisterende elementer i solfangeranlægget, såsom varmeveksleren, absorptionsvarmepumpen og pumper. Ligeledes er der besluttet at fortsætte med samme producenter af solfangere. Rapporten omfatter til dels, hvor mange solfangere det vil være muligt at opstille, en mulig merproduktion af solvarme samt en stigning af forbrugere, denne produktion vil kunne medføre. Rapporten henvender sig primært til læsere med teknisk baggrundsviden og faglig interesse, inden for solvarmeproduktion til fjernvarme. Ligeledes er rapporten skrevet til læsere med faglig viden på 6. semesters niveau på maskinmesteruddannelsen. Under udarbejdelsen af rapporten har der været flere personer involveret, til fremskaffelse af data og viden. Disse data og denne viden har gjort det muligt at udarbejde denne rapport. I den forbindelse skal der lyden en stor tak til følgende: De ansatte hos Gråsten Varme A/S. Arcon Solar. Hermann Ottosen underviser på Fredericia maskinmesterskole. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 2

Abstract This project is carries out of an internship in Gråsten Varme A/S. The internship is a part of the final semester in the education as a Marine and Technical engineer at Frederica Maskinmester Skole. This project are based on Gråsten Varme A/S desire to expand their solar collector s park. Through analysis and investigation of their current location and system, this project will enclose and answer to what factors that are included in the process of expanding. The first thing to consider when expanding their solar collector s park is the location. Location of the new plant is already established and is located in continuance to the existing plant. There is in this project includes answers on how many solar collector s the locations capacity are. After the answer on location matters, the next step in the process of expansion is to calculate how much sun energy the solar collectors can distribute to the plant. This project includes calculation of three types of angles of inclination for the solar collectors. Each different type of angle will give a different outcome that are analysed. Pumps and heating exchanger is also analysed according to the expansion of the plant. Furthermore, this project includes factors such as consumer base (households) a new plant will bring to the company. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 3

Indhold Titelblad... 1 Forord... 2 Abstract... 3 Indledning... 6 Begrundelse for emnevalg... 6 Problemstilling... 6 Problemformulering... 6 Hypotese... 6 Metode... 7 Afgrænsninger i projektet... 9 Værket Gråsten Varme A/S... 10 Historien... 10 Overordnet produktion... 11 Solvarmeproduktion... 12 Solfangere... 15 Solvarmeproduktion 2013... 15 Overordnet opstilling af solparken... 15 Beskrivelse af de tre typer solfangere... 16 Udvidelsen... 17 Grunden... 17 Solfanger... 17 38 hældning... 19 45 hældning... 20 60 hældning... 21 Maksimal udbytte... 21 Pladevarmeveksleren... 23 Opbygningen af varmeveksleren... 23 Ydelsen... 24 ESBEN LUDVIGSEN E20101031 4

Pumper... 25 Pumperne til forbrugerne... 25 Fødepumpen til solfangerparken.... 26 Forbrugerne... 27 Forventet tilslutning af forbrugere... 27 Forbrugsstigning... 27 Diskussion.... 29 Konklusion... 30 Figurliste.... 31 Figur referencer.... 32 Kilder.... 33 Internet... 33 Bøger.... 33 Kontakter.... 33 ESBEN LUDVIGSEN E20101031 5

Indledning Begrundelse for emnevalg Gråsten Varme A/S, får på nuværende tidspunkt ca. 28% af den årlige varmeproduktion fra sit 19.042 m2 solfanger areal, hvilket svarer til 1519 stk. enkelte solfangere. Da der kalkuleres med, at der bliver koblet flere forbrugere på værket i fremtiden, og varmeforbruget derved vil stige. Bliver det nødvendigt på sigt at udvide solfangeranlægget med flere solfanger, for at opretholde varmeproduktionen fra solfangere på de 28% af værkets årlige varmeproduktion. Problemstilling Da Gråsten Varme A/S i fremtiden kalkulere med en forøgelse i forbrugere der er tilkoblet værket, ønskes der en mere produktion af solvarme ved udvidelse af solfangeranlægget på den eksisterende grund. Ved udvidelsen af solfangeranlægget efterstræbes det at bibeholde det nuværende anlæg såsom varmeveksler, pumper, akkumuleringstank og absorptionsvarmepumpen, så vidt dette er muligt. Problemformulering Hvor stor en merproduktion af solvarme vil der kunne blive produceret ved en udvidelse af solfangeranlægget på den eksisterende grund, og vil det nuværende anlæg (varmeveksler, pumper, akkumuleringstank og absorptionsvarmepumpen) kunne bibeholdes uden ændringer? Hypotese Der kan på nuværende tidspunkt i projektet ikke gives noget konkret svar på, hvor stor en forøgelse i merproduktionen af solvarme udvidelsen af solanlægget vil medføre. Der forventes på det nuværende anlæg, at varmeveksleren skal udvides da der er kapacitet til dette, og at der ligeledes implementeres en ny pumpe ved udvidelsen af solfangeranlægget. Akkumuleringstanken og absorptionsvarmepumpen forventes at kunne klare udvidelsen af solfangeranlægget. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 6

Metode Til udarbejdelse af rapporten er der gennemført et 10 ugers praktikforløb ved Gråsten Varme A/S som bachelorpraktikant, for at opnå den nødvendige viden til rapporten. Selve praktikperioden har omfattet observation, undersøgelse og deltagelse i den daglige drift af værkets produktion af fjernvarme. Såsom varmeproduktion fra solfanger, pillekedel og halmkedel. Ydermere gennemgang og forklaring af SRO-system samt forståelse af data, ved de forskellige processer med hjælp fra personalet ved Gråsten Varme A/S. For forståelse af solfangernes virkning og hvordan ændringen på hældningen af solfanger vil påvirke solvarmeproduktionen, er der oprettet kontakt med ARCON Solar. ARCON er ligeledes leverandør på solfangerne af den eksisterende solfangerpark. Til beregning af solvarmeudbyttet henviser ARCON Solar til et svensk beregningsprogram (ScenoCalc) som er udarbejdet af det svenske SP 1. Ligeledes er der gennem dialog og samarbejde med driftslederassistenten 2 på Gråsten Varme A/S, opnået enig omkring beregningers metoder til den mulige forbruger forøgelse, en eventuel udvidelsen af solparken vil kunne medføre på sigt. Til beregning, af den maksimale effekt for hele solfangerparken, benyttes solfangerligningen. Der er blevet udarbejdet i forbindelse med udviklingen af solfangere. Ligningen er konstrueret for at beregne den del af solens energi, der vil overgå til varmeproduktion ved indstråling på solfangeren. Ligningen viser hvad den eventuelle nyttevirkningen af de enkelte solfangere vil være. η = η 0 a 1 (Tm Ta) a 2 (Tm Ta) 2 G G ɳ er nyttevirkningen. Ta er omgivelsestemperaturen målt i C. Tm er middelvæsketemperaturen målt i C, forskellen på fremløbstemperaturen og afgangs temperaturen fra solfangerpanelet G er solen indstråling målt i W/m 2. (i Danmark er den maksimale solindstråling 1000 W/m 2 ) a 1 og a 2 er konstanter, som udtrykker solfangerens evne til at lede varme fra absorberen til væsken i kobberrørene og varmetabet til omgivelserne. ɳ 0 er en konstant der bestemmes for hver type solfangerpanel. 1 Statens Provningsanstalt 2 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 7

Når nyttevirkningen ɳ er fundet for den givne tilstand for solfangeren, kan der beregnes hvor meget varme der er udvundet fra solens indstråling til vandet. Ydelse = η G Ydermere benyttes de faglige egenskaber der er tilegnet gennem den daglige undervisning på Fredericia maskinmesterskole til udarbejdelse af diverse beregninger i rapporten. Empirien i rapporten til de oplysninger der bruges, er beskrevet herunder. De oplysninger og data der anvendes til beregningerne omkring udvidelsen af solfangerparken anses at være korrekte, da disse er fremskaffet fra værkets eget database vedrørende produktionen af solvarme. Ligeledes anses oplysningerne fra leverandøren 3 af solfangerpaneler at være korrekte. Information og oplysninger fra personalet ved Gråsten Varme A/S, anses for at være korrekte, da disse personer har den professionelle ekspertise i den daglige drift af værket. 3 ARCON Solar ESBEN LUDVIGSEN E20101031 8

Afgrænsninger i projektet Rapporten vil ikke omfatte nogen form for økonomiske udregninger, da dette ønskes at holdes inden for Gråsten Varme A/S egne rammer. Der vil ikke være nogen form for beskrivelse af de fysiske dimensioner, vedrørende pumper- og rørdimensioner til solfanger parken. Med hensyn til valg af solfanger vil der kun blive taget udgangspunkt i den nuværende leverandørs modeller. Rapporten vil ikke omfatte udvidelses planer, i forbindelse med tilslutning af forbrugere til fjernvarme anlægget i Egernsund og Rinkenæs. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 9

Værket Gråsten Varme A/S Her i dette afsnit vil der blive forklaret hvordan Gråsten Varme A/S overordnet producere deres varme, og hvordan de enkelte processer virker for at give et bedre indblik i værket. Historien Gråsten Fjernvarme stammer tilbage fra år 1956, dengang gik det under navnet Gråsten vand- og varmeforsyning. Gråsten vand- og varmeforsyning stod både for forsyningen af fjernvarme og vand til byen. Fjernvarmen blev dengang produceret via oliekedler, hvilket var måden, de brugte indtil d. 17 februar 1984, hvor værket officielt skiftede over til naturgas. I 1994 udvidede Gråsten Fjernvarme deres produktion af fjernvarme med en kraftvarme del bestående af to Rolls Royce gasmotorer, som udover at produceres varme også producerede el til markedet. Den 31. december 2006, overdrog Gråsten kommune virksomheden Gråsten kommunale varmeforsyning til Gråsten Fjernvarme A.m.b.a. og vandforsynings afdelingen blev overdraget til Sønderborg vandforsyning. I dag består Gråsten Fjernvarme af to selskaber. Gråsten Fjernvarme A.M.B.A. som er selskabet, der er ejet af forbrugerne, og datterselskabet Gråsten Varme A/S. Gråsten Varme A/S står for den daglige drift og alle aktiviteter foregår i dette selskab. Alle aktierne i Gråsten Varme A/S er ejet af Gråsten Fjernvarme A.M.B.A. og begge selskaber har samme bestyrelse. I 2010 besluttede Gråsten Varme A/S, at satse på en mere grøn og miljøvenlig profil ved, at fjernvarmen til deres forbrugere skulle være CO 2 neutralt, og indledte derfor en undersøgelse om, hvilke muligheder der var. Valget blev at opføre et helt nyt værk på adressen Sønderborg landevej 3 i Gråsten. Værket skulle producere fjernvarme ud fra et solfangere anlæg på ca. 17.000m 2, inklusiv absorptionsvarmepumpen og pillekedel samt en 12 MW Halmkedel. I 2011 påbegyndte opførelsen af det nye værk, sommeren 2012 stod solfangereanlægget færdigt og klar til drift, den resterende del af værket med halmkedlen var færdig vinteren 2013/2014. Under selve opførelsen af solfangere anlægget blev der tilbudt fra leverandørerne om at udvide fra de ca. 17.000m 2 til 19.048m 2, hvilket blev modtaget af Gråsten Varme A/S så solfangeranlægget fik en maksimal effekt på 13 MW. Opførelsen af hele værket har kostet omkring 86,6 mio. kr., hvor ca. 45,5 mio. kr. er gået til solfangeranlægget og ca. 21 mio. kr. til halmkedlen. De resterende 21,1 mio. kr. er gået til bygninger så som administration, kedelbygning til halmkedlen, halmlade og andre fælles omkostninger. Den nye og ESBEN LUDVIGSEN E20101031 10

grønne profil har medført at Gråsten Varme A/S nu kan levere miljøvenligt og CO 2 neutralt fjernvarme til deres forbruger, og stadig til en fornuftig og stabil pris. Opførelsen af det nye værk medførte at Gråsten Varme A/S nu er blandt de 30 billigste fjernvarmeselskaber, ud af landets 452, til trods for den store investering i det nye værk 4. Overordnet produktion Gråsten Varme A/S har i dag sin daglig drift og produktion af varme på Sønderborg landevej 3 6300 Gråsten. Selve værket er forholdsvis nyt og blev bygget i 2012. Produktionen af varme kommer fra deres ca. 19.000m2 solfangeranlæg, hvor der dertil hører en absorptionspumpe på 1,7 MW, som er drevet af en 950 KW pillekedel. Selve solfangeranlægget kan opnå et maks. udbytte på 13 MW på en solrig sommerdag. Ligeledes er der en 12 MW halmkedel og en 350 MWh 5 akkumulerings tank, med en volumen på 5630m 3 (bilag 1) til opbevaring af varmen. Gråsten Varme A/S producere 100% CO2 neutralt fjernvarme på Sønderborg landevej 3 6320 Gråsten. Ligeledes er der på alle skrå facader af værkets bygning monteret solceller til produktion af el, der bidrager til Gråsten Varme A/S strømforbrug. Solcelleanlægget består i alt af 502 stk. paneler som tilsammen udgør et areal på 627m2, og har en maksimal effekt på ca. 75 KW. Den årlige produktion fra solcellerne udgør ca. 70.000 KWh. Produktion fra solcellerne i 2013 var 69146 KWh 5. Tidligere lå produktion på adressen Bocks bjerg 5A i midtbyen af Gråsten. Som stadig den dag i dag huser det gamle anlæg, bestående af to Rolls Royce gas motorer, som tilsammen har en varmeeffekt på 7,2 MW og en el produktion på 5,4 MW. Gas motorerne er ligeledes på det fri el marked og sættes i drift hvis prisen er den rette. I år 2013 kørte gas motorerne ca. 50 timer til el produktion. Ydermere har det gamle værk tre gaskedler med kombinations brænder så de og kan drives med olie, det er kun gassen der bliver brugt som drivmiddel i dag. Effekten på de tre kedler tilsammen udgør 14,5 MW. Til værket er der også en akkumuleringstank på 90 MWh, hele det gamle værk på Bocks bjerg 5A fungere i dag som backup for det nye på Sønderborg Landevej 3. 4 Peter Mikael Kjer Stærdahl, Direktør Gråsten Varme A/S Tlf.51 28 29 12 Mail: pm@graasten-fjernvarme.dk 5 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 11

Solvarmeproduktion Solfangeranlægget består af 1519 stk. solfangere af modellerne HT-A 35/10 og HT-A 28/10, som vil blive beskrevet senere i rapporten (bilag 4 og 5). Tilsammen udgør de 1519 solfangere et areal på 19.048m2, solfangeranlægget kan på en solrig sommerdag producere op til 13 MW under optimale forholde. I anlægget løber der glykol rundt, der optager varmen fra solen. Glykolen pumpes ud igennem solfangeranlægget ved hjælp af en fødepumpe. Volumenstrømmen af glykol igennem anlægget reguleres med en frekvensomformer, som styres af den ønskede fremløbstemperatur fra solfangeranlægget samt to fotoceller der er monteret på toppen af akkumuleringstanken. Fotocellerne måler sol indstrålingen og ud fra dette, reguleres der hvor meget glykol der strømmer igennem solfangeranlægget. Glykolen opvarmes som udgangspunkt til 98 C om sommeren og 60 C om vinteren, derudover regulere værkets personale fremløbs temperaturen fra solparken efter vejrforholdene 6. Efter opvarmningen ved gennemløb af solfangerparken, løber glykolen igennem varmeveksleren og overfører varmen til fjernvarmevandet. Selve veksleren er konstrueret som en modstrømsveksler (figur 1). Figur 1 Principskitse af modstrømsveksler Fjernvarmevandet, der løber ind i varmeveksleren fra akkumuleringstanken, har en temperatur 40 C og en afgangs temperatur på mellem 60 C og 98 C, alt afhængig af årstiden. Det opvarmede fjernvarmevand kan nu sendes til opbevaring i akkumuleringstanken indtil der er behov for varmen, eller det distribueres direkte ud til forbrugerne. Glykolen, der nu har afgivet sin varmen igennem varmeveksleren, returneres igennem fødepumpen til solfangerne og hele processen gentages igen. Jo koldere vand der kan sendes retur til solfangerene jo mere effekt vil disse kunne optage solensvarme. Det siges at for 1 C koldere vand, bliver solfangerene 1% mere effektive 6. Akkumuleringstanken (figur 2) har fire dyser, hvor fjernvarmevandet kan ledes ind og ud af. Valget af de enkelte dyser, afhænger hvilken temperatur fjernvarmevandet har efter varmeveksleren. Derved kan 6 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 12

temperaturniveauerne i akkumuleringstanken holdes stabile. Det varmeste vand i toppen og koldeste i bunden. Da det varme vand har en lavere massefylde end det kolde, kan akkumuleringstanken have en temperatur på 96 C i toppen og 20-30 C i bunden. Derfor vil distribution til forbrugerne af fjernvarmevand foregå fra toppen af akkumuleringstanken eller direkte fra solfangerne. Ved distribution ud til forbrugerne skal fjernvarmevandet have en temperatur på 75 C. Da temperaturen fra solfangerne og akkumuleringstanken ofte er over de 75 C, by-passes noget af returvandet fra byen som ca. er 40 C, for at opnå en fremløbstemperatur på 75 C Figur 2 SRO billede af akkumuleringstanken med dyser og temperaturniveauer Når fjernvarmevandet distribueres ud til forbrugerne er det 75 C varmt, det vil sige, at alt det der er under 75 C i akkumuleringstanken, ikke kan bruges hos forbrugerne. Derfor er der opstillet en absorptionsvarmepumpen på 1,7 MW, der drives af en 950 KW pillekedel. Selve absorptionsvarmepumpen består af en generator, fordamper og en kondenser (figur 3) som hver især udgør et trin i processen. Absorptionsvarmepumpen indeholder to medier, vand der benyttes som kølemiddel og litiumbromid der benyttes som absorbator. Inde i generatoren pumpes en blanding af litiumbromid og vand, hvor varmen fra pillekedlen benyttes som drivmiddel til at fordampe vandet. Vandet, der nu befinder sig på dampform, ledes over i kondensatoren hvor den kondenserer og overfører varmen til fjernvarmevandet. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 13

Vandet, der er kondenseret i kondensatoren og litiumbromidet der er opvarmet i generatoren ledes nu ind i fordamperen, hvor der hersker et undertryk. Vandet ledes ned over en koldtvandsstrengen fra akkumuleringstanken og litiumbromidet ledes ned over en fjernvarmestreng med returvandet fra forbrugerne. Da vandet ved undertryk vil koge ved lavere temperaturer, benyttes her det kolde vand i akkumuleringstanken som drivmiddel til at bringe vandet på dampform igen. Dampen absorberes nu af litiumbromidet der afgiver varmen til fjernvarmestrengen og igen ledes op i generatoren. Fjernvarmevandet fra kondensatoren kan nu ledes i akkumuleringstanken til opbevaring eller distribueres direkte ud til forbrugerne. Vandet fra fordamperen der er blevet koldere sendes enten til akkumuleringstanken eller til varmeveksleren for at optaget varmen fra solfangerene. Figur 3 Funktionsprincipskitse af absorptionsvarmepumpen. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 14

Solfangere Her vil de forskellige modeller af solfangere blive analyseret og vurderet for at afgøre hvilke der vil være mest optimale i projektet samt hvilke muligheder der er for selve udvidelsen. Solvarmeproduktion 2013 Ud fra gældende data 7 der er optaget fra produktionsåret 2013 (01/01-31/12) af Gråsten Varme A/S, kan der konstateres at den samlede solvarmeproduktion i perioden er 8.326,72 MWh og den samlede solindstråling i perioden er 1.103.252,33 Wh/m 2 solfanger. Disse date vil senere i rapporten være med til at give en vurdering af hvad en mulig udvidelse af solparken vil medføre af mere produktion af solvarme (bilag 2). Overordnet opstilling af solparken Solfangerne kan placeres i rækker med op til 22 stk. forbundet i serie af hinanden, i rækker over 15 paneler i serie benyttes modellen HT-A 35/10 og i række under HT-A 28/10 (modellerne beskrives senere). Dette gøres for at opretholde dette rette tryk og flow i rækkerne. Solfangerne i solfangerparken er forbundet med hinanden ved hjælp af en fleksibel slange. Slangen er isoleret, for at sikre at der ikke sker unødvendig varme tab, mellem solfangerne og derved sikres der en høj virkningsgrad. På hver af solfangerrækkerne er der monteret en reguleringsventil. Disse reguleringsventiler er indstillet således, at når glykolen forlader de forskellige rækkerne, har den omtrent samme temperatur, ved samtlige rækker i solfangerparken. Indstillingen af reguleringsventilerne er fortaget af ARCON Solar, som er leverandør af solfangerene. For at imødekomme ønsket fra Gråsten Varme A/S, vælges der at fortsætte med samme producent af solfangere som hidtil. ARCON Solar har leveret de 1519 solfanger der er i det nuværende anlæg, som tidligere nævnt består af modellerne HT-A 28/10 og HT-A 35/10 (bilag 3 og 4). Ud over de to nævnte modeller producere ARCON Solar endnu en model, HT-Heat Boost 35/10 (Bilag 5). 7 Solvarmedata.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 15

Beskrivelse af de tre typer solfangere Som tidligere nævnt benytter Gråsten Varme A/S sig af solfangere fra ARCON Solar, i form af modellerne HT- HEATstore. Modellerne findes i forskellige varianter angående indvendige rørdiameter, som ses ved modellerne HT-35/10 og HT-28/10. Den væsentlige forskel ved de to modeller er mængden af væske indholdet, maksimal flowet og tilslutningen, hvor den ene henholdsvis har en tilslutning på 2x28mm og den anden på 2x35mm. Effekten ved de to modeller er ens, ifølge producentens datablad (Bilag 3 og 4). Typen HT-HEATstore har ifølge producenten verdens højeste ydeevne inden for typer af plade-solfangere 8, modellen er ideel til anlæg, hvor der ønskes en så høj fremløbstemperatur fra solfangerparken som muligt. Dette kunne være i industrien eller ved varmelagring som tilfældet er ved Gråsten Varme A/S i form af akkumuleringstanken. Ydermere producere ARCON Solar endnu en model, HT-HeatBoost. Denne model er udviklet til hurtigt og effektivt at forvarme vandet i solfangerne. Den er ideel hvor der er behov for lave temperaturer, f.eks. under 85 C, derved kan den forvarme vandet til HT-HEATstore modellerne, eller vandet kan bruges i processer, hvor der ikke er behov for så høje temperaturer. Forvarmningen vil kunne finde sted hvor der ikke vil være mulighed eller plads nok til at placere HT-HEATstore panelerne i rækker af 22 stk. i serie. Her vil HT-HeatBoost panelet forvarme vandet, som derefter vil kunne ledes hen til HT-HEATstore panelerne, som så vil kunne varme vandet op fra de 85 C til 98 C. Da der i den nuværende solfangerpark ikke har været noget problem med at opnå en tilstrækkelig høj temperatur på vandet og der ønskes en så høj fremløbstemperatur, som muligt vælges der fremover i rapporten at arbejde videre med HT-HEATstore modellerne. 8 Arcon Solar ESBEN LUDVIGSEN E20101031 16

Udvidelsen Her vil der blive analyseret på mulighederne for en eventuel udvidelse af grunden, som Gråsten Varme A/S har til rådighed, solvarmeproduktion fra året 2013. Hvilke muligheder der er for opstilling af solfangere, henhold til antal, hældning, placering og modeller. En vurdering af hvad de forskellig løsninger vil give af udbytte i solvarmeproduktion. Grunden Den eksisterende grund som Gråsten Varme A/S har til rådighed, har en given størrelse på 26.832,64m 2 (bilag 6). Efter analyse af selve grunden er der vurderet, at det vil være muligt at benytte ca. 22.621,44m 2 (bilag 7) af arealet, til udvidelse med solfangere. I bestemmelsen af arealet er der taget højde for mulige forhindringer i terrænet som vil gøre det umuligt at placere solfanger. Ved en tidligere udvidelse af solfangerparken, er der et areal på x-antal m 2 som endnu ikke er blevet udnyttet. Gråsten Varme A/S er i besiddelse af tegninger fra Rambøll, over hvor mange solfangere det er muligt at placere på dette areal. Efter analyse af tegningerne, kan der konkluderes at der kan placeres 148 solfangere på dette areal (bilag 8). For at kunne opstille 1m 2 solfanger skal bruges 2,5m 2 jord 9, ud fra dette er der beregnet frem til at der ca. kan placeres 9048,58m 2 solfangere på arealet. Da en solfanger svarer til 12,54m 2, vil det være muligt at placeres 721 solfangere på grunden. Sammen med de 148 solfangere giver det i alt muligheden for at opstille 869 stk. solfangere i udvidelsen af solfangerparken. Hvilket vil give et samlede m 2 antal af solfangere på 29945,5m 2. Dette m 2 antal vil senere være med til at bestemme den mulige merproduktion af solvarme, ved en udvidelse af solfangerparken. For beregninger (bilag 9). Solfanger Solfangernes hældning er vigtigt i henhold til den solvarmeproduktion der ønskes. Den mest brugte hældning på solfangerne i Danmark er 38 9, denne hældning er den mest optimale for at sikrer en god udnyttelse af 9 ARCON Solar ESBEN LUDVIGSEN E20101031 17

solens indstråling hele året til solvarmeproduktionen. Da Gråsten Varme A/S har en høj produktion af solvarme i sommerhalvåret i forhold til forbruget. Vil det derfor være mest hensigtsmæssigt, at selve udvidelsen af solfangerparken designes, til at være mere effektiv i den resterende del af året, især vinterhalvåret. Dette kan opnås ved, at ændre hældningen på solfangerne fra de 38 til eventuelt 45 eller 60, dette bevirker en bedre indfaldsvinkel og derved en længere solproduktionssæson på solfangerne i henhold til solens højde på himlen. Efter kontakt med leverandøren ARCON Solar 10, for yderligere assistance til udregningen af effektiviteten af solfangerne ved ændringen af hældningen, må det konstateres at dette er en større udregningsproces. De henviser derfor til et program udarbejdet af det svenske SP 11 (ScenoCalc) som kan beregne ydelsen på de ønskede hældninger af solfangerne. Resultaterne fra programmet skal vurderes kritisk, da det kun anvender data fra udvalgte byer i Europa. Ligeledes tager ScenoCalc ikke højde for skygger på selve solfangerene. Til udregninger bruges byerne Stockholm og Würzburg, da disse er nærmest Gråsten by. Ud fra de valgte byer (Stockholm og Würzburg) er der i programmet lavet beregninger for solfangerene i henholdsvis 45 og 60 hældning med en fremløbstemperatur på 75 C fra solfangerene (bilag10). Ud fra disse resultater, er der taget en middelværdi til at give en vurdering af, hvad resultatet muligvis vil være i Gråsten, da byen geografisk er placeret ca. mellem Stockholm og Würzburg. Derefter vil der blive analyseret på hvor stor ændring der vil være i procent ved at gå fra 38 til 45 hældning og fra 38 til 60 hældning. Disse procenttal vil senere være med til at give en vurdering af hvad udbyttet af solvarme fra solfangerene er (figur 4). For beregninger (bilag 11). 10 ARCON Solar 11 Statens Provningsanstalt ESBEN LUDVIGSEN E20101031 18

Figur 4 Diagram over solvarme produktionen af 869 solfanger ved 38, 45 og 60 hældning. Dataene fra produktionsåret 2013 vil være med til at give en vurdering af hvor meget solvarmeproduktionen vil øges helårligt og i følgende måneder (jan., feb., mar., okt., nov., dec.,), ved de førnævnte hældninger. 38 hældning Ved at opstille udvidelsen, de 869 solfanger, med en 38 hældning som solfangerne i den eksisterende solfangerpark, vil der kunne opnås en mulige merproduktion af solvarme på 4763,6 MWh om året. Sammen med den eksisterende del af solfangerparken vil det samlede mulige udbytte af solvarmeproduktion ligge på omkring 13090,33 MWh om året, hvilket vil være en udvidelse på ca. 57,2% af hele solvarmeproduktionen. For beregninger (bilag 12). ESBEN LUDVIGSEN E20101031 19

45 hældning Vælges der at opstilles de 869 solfangere med en hældning på 45, vil den enkelte solfanger være mere effektiv i vinterhalvåret og mindre effektiv i sommerhalvåret. Dette vil i vinterhalvåret kunne give en mulige merproduktion af solvarme for de 869 solfangere på omkring 2,6-9,6% for perioden okt.-mar. (figur 5) i forhold til en hældning på 38. Samlet vil det give en mulige merproduktion på 4731,14 MWh for de 869 solfangere, hvilket vil medføre en total produktion om året på 13057,87 MWh for hele solfangerparken, som er en udvidelse på 56,8%. For beregninger (bilag 13). Figur 5 Ændring i procent ved 45 graders hældning ESBEN LUDVIGSEN E20101031 20

60 hældning Ligeledes opstilles de 869 solfangere med en hældning på 60, vil konceptet være det samme som ved 45 hældning, hvor den enkelte solfanger vil producere mere om vinteren og mindre om sommeren. Her vil solfangerne kunne producere mellem 2-18,8% mere i perioden okt.- mar. (figur 6). Det vil medføre en mulig merproduktion af solvarme på 4497,17 MWh for de 869 solfanger. For hele solfangerparken vil det medføre en mulig total produktion om året på 12823,89 MWh, hvilket er en udvidelse på 54%. For beregninger (bilag 14) Figur 6 Ændring i procent ved 60 graders hældning Maksimal udbytte Til beregning af solfangerparkens maksimale udbytte efter en eventuel, udvidelse benyttes den tidligere nævnte solfangerligning. Beregningen er fortaget ved en opstilling af solfangerene i 38 hældning. Der anvendes data fra datablad over HT-A 28/10 og HT-A 35/10 solfangerne (bilag 3 og 4), solindstråling på 1000 W/m 2 som er den maksimale indstråling, der vil kunne forekomme i Danmark på grund af den geografiske placering 12. Der anvendes fremløbstemperatur på 98 C, dette er den højeste temperatur personalet ved Gråsten Varme A/S vil tillade i solfangerne, da vandet ellers vil begynde at koge og beskadige solfangerne. Returtemperaturen til solfangerne er på 40 C da dette er den temperatur fjernvarmevandet har, når det 12 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 21

kommer retur fra forbrugerne og da absorptionsvarmepumpen ikke anvendes om sommeren, vil det ikke være muligt at få en lavere temperatur. En fremløbs temperatur fra solfangerne på 98 C og en retur på 40 C 13 som vil medføre en Tm på 69 C. Udetemperaturen er anslået til 25 C. Disse værdier medføre en virkningsgrad (ɳ) på solfangerne på 0,672, som vil medføre en ydelse pr m 2 solfanger på 672 W/m 2. Ved tidligere udregninger er der bevist, at den mulige udvidelse vil kunne medføre et samlet solfangere areal på 29945,5 m 2, der tilsammen vil kunne give et muligt maksimal udbytte på omkring 20 MW. Dette forudsætter at der vil være et solindfald på 1000 W/m 2 over hele solfangerparken. Resultatet skal anses som en peakværdi, ved en optimal drift situation af solfangerene. Hvor frem- og returløbstemperaturen til solfangerne, solindstrålingen og udetemperaturen har de før nævnte anslået værdier. For beregninger (bilag 15) 13 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 22

Pladevarmeveksleren Her vil der være en beskrivelse af pladevarmevekslerens opbygning. En vurdering af størrelsen på pladevarmeveksleren efter en eventuel af udvidelse solfangerparken. Opbygningen af varmeveksleren Varmeveksleren som Gråsten Varme A/S råder over, er en pladevarmeveksler af mærket SONDEX, type S86- IS og med en kapacitet på 9331 KW (bilag 16). Selve veksleren er designet som en modstrømsveksler. Veksleren er monteret på et stativ, som består af flere forskellige dele. Bærebjælken som holder på pladestakken, styrebjælkerene som sikrer, at pladestakken holdes i den rette position. Pladestakken spændes ind mod vekslerens faste dæksel ved hjælp af det bevægelige dæksel og sammenspændings boltene. Pladerne i pladestakken er ved kanterne og hjørnehullerne forsynet med en gummipakning. Gummipakningens formål er, at sikre at de to medier (glykol- og fjernvarmevandet) ikke blandes (figur 7). Ligeledes sikres varmeveksleren mod lækage. Figur 7 Konstruktionsskitse af varmeveksleren Den termiske ydelse på varmeveksleren er afhængig af antallet og størrelsen af pladerne i veksleren. Pladerne i varmeveksleren som Gråsten Varme A/S råder over, er designet til at både kunne bruges som højre- og venstre plade. Det vil sige at pladerne drejes 180 fra at være en højre plade til at blive en venstre ESBEN LUDVIGSEN E20101031 23

plade. Ved en venstre plade strømmer væsken fra hul 1 til hul 2, eller omvendt. Ved højre plader strømmer væsken fra hul 3 til hul 4, eller omvendt. Ydelsen Varmeveksleren er dimensioneret til de ca. 17.200m 2 solfangere, som Gråsten Varme A/S i starten havde planer om at opføre, ved etableringen af det nye værk. Da det som tidligere nævnt, endte med at solfangerparken blev større end planlagt (19048m 2 ), endte det med en maksimal ydelse på 13 MW. Varmeveksleren har derfor fra starten haft en for lille kapacitet til at kunne klare maksimal ydelse fra solfangerne. Varmeveksleren er konstrueret således at det er muligt at tilføje ekstra plader, for at øge kapaciteten. Derfor vil det ved en eventuel udvidelse af solfangerparken være nødvendigt at udvide varmeveksleren, således at den har en tilstrækkelig kapacitet til at klare maksimal ydelsen fra solfangerparken. Da der er tale om spidsbelastninger på solfangerparken, som kun vil forekomme i korte perioder, vil det ikke være nødvendig for varmeveksleren have kapacitet til dette. Derfor er der ved hjælp af beregninger fundet frem til den højeste ydelse fra solfangerne der eventuelt kan forekomme. Dette vil være med til at fastlægge en eventuel størrelse på varmeveksleren. Kapaciteten er beregnet ved hjælp af data over den højeste solindstrålingen for en hel time i juli måned 2013 14. Ved hjælp af solfangerligningen er den eventuelle maksimal ydelse fra solfangerparken beregnet. Den højeste indstrålingstime for juli 2013 var d. 21 fra klokken 13.00-14.00, og var på 927 W/m 2. Dette medfører en ydelse på 610,4W/m 2. Tilsammen vil dette give en ydelse på 18,2 MW for hele solfangerparken ved en eventuel udvidelse. Derfor kan det kan forventes at varmeveksleren skal udvides til en kapacitet på ca. 18 MW eller højere for at få at opnå det optimale udbytte fra solfangerparken efter en udvidelse. For beregninger (bilag 17) 14 Solvarmedata.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 24

Pumper I dette afsnit vil pumperne til forsyningen af forbrugerne være beskrevet samt deres virke i forbindelse med værket. Ligeledes vil fødepumpen til solfangerparken være beskrevet. Pumperne til forbrugerne Til forsyningen af fjernvarmevandet til forbrugerne, anvender Gråsten Varme A/S det statiske tryk i akkumuleringstanken samt to fremløbspumper (figur 8) og to returpumper (figur 9). Indkoblingen af pumperne styres af en målerbrønd, som er strategisk placeret i forsyningsområdet, som måler differenstrykket over fremløbs og retur siden. For at opretholde det rette tryk til forbrugerne skal differenstrykket være på 5,5 mvs 15. Er dette ikke tilfældet indkobles en af fremløbspumperne. Om sommeren hvor det kun er det statiske tryk fra akkumuleringstanken som leverer trykket ved forbrugerne, anvendes returpumperne til at opretholde det rette differenstryk i målerbrønden. Ligeledes er det returpumperne der skaber det statiske tryk i akkumuleringstanken, når fjernvarmevandet kommer retur fra forbrugerne, ved at pumpe det tilbage i tanken. Til opretholdelse af det korrekte differenstryk styres omdrejningstallet på pumperne, ved hjælp af frekvensomformer som reguleres af en PID regulering. Figur 8 Fremløbspumperne 15 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 25

Figur 9 Returpumperne For at kunne opretholde en vis forsyningssikkerhed til forbrugerne sidder der som tidligere nævnt to af hver type pumper. To fremløbs- og to returpumper. Hvor pumpe et, er den der er primær i drift. Pumpe to står som backup i tilfælde af havari. For at sikre funktion af pumpe to, indsættes denne i korte perioder i drift, i stedet for pumpe et, af personalet ved Gråsten Varme A/S. Dette sker for både fremløbs- og retur pumperne. Fødepumpen til solfangerparken. Til at cirkulation af glykolen i solfangerparken råder Gråsten Varme A/S over en enkelt fødepumpe (figur 10). Fødepumpen pumper glykolen retur efter det har afgivet sin varme igennem varmeveksleren. Fødepumpen reguleres ved hjælp af en frekvensomformer som styres af en PID regulering. Signalet fra PID reguleringen er afhængig af to faktorer, den ønskede fremløbstemperatur fra solfangerne samt solindfaldet der måles ved fotocellerne på akkumuleringstanken. Det er af yderste vigtighed at der er konstant cirkulation af glykolen, når solen skinner, da temperaturen ellers vil stige over det ønskede. I værste tilfælde vil glykolen nå sit kogepunkt og beskadige solfangeren. Der vil senere i rapporten blive vurderet om der skal implementeres en ekstra fødepumpe til solfangerene, for at undgå beskadigelse af solfangerne ved et eventuelt havari samt at opretholde drift sikkerheden. Figur 10 Pumpe solfangerparken ESBEN LUDVIGSEN E20101031 26

Forbrugerne Her vil blive beskrevet hvad der ligger til grunde for at Gråsten Varme A/S ønske om en analyse over udvidelse af deres solvarmeproduktion. Forventet tilslutning af nye forbrugere på grund af udvidelse af fjernvarmenettet de foregående år samt ønskede udvidelse i fremtiden. Ydermere en vurdering af, hvor mange forbrugere udvidelsen af solfangerparken vil kunne medføre, når der leveres fjernvarme fra ren solproduktion. Forventet tilslutning af forbrugere De seneste år har Gråsten Varme A/S gennemført en større udvidelse af deres forsyningsområde, henholdsvis villa kvarteret i Ulsnæs og Alnor (bilag 18). Efter udvidelsen af fjernvarmenettet til Ulsnæs villakvarteret og Alnor har Gråsten Varme A/S en forventning om at 80 % 16 af husstandene er blevet tilkoblet fjernvarmenettet inden 2020. Indtil dags dato 17 er der tilsluttet 98 15 nye forbrugere til fjernvarmenettet siden 2013. Ligeledes er der påbegyndt etablering af fjernvarmenettet til industriområdet af Ulsnæs (bilag 18). I dette område befinder der sig større og mindre virksomheder hvor Gråsten Varme A/S delvis har afsluttet og er i forhandlinger med virksomhederne omkring tilslutning af fjernvarme. På længere sigt er der ønske om at forsyningsområdet strækker sig til nabobyerne Egernsund eller Rinkenæs 18. Udvidelses ønsket er i første omgang rettet mod Egernsund, da der i forbindelse med etablering af fjernvarmenettet i industriområdet i Ulsnæs vil være muligt at etablere en forsyning til Egernsund derfra. For at dette kan realiseres, er der et behov for at omkring 80% af Egernsund ønsker at tilkoble sig fjernvarmenettet, inden for en given periode over et vis antal år efter etableringen. Er dette ikke tilfældet vil Gråsten Varme A/S vurdere om en eventuel udvidelse af fjernvarmenettet mod byen Rinkenæs. Der vil i rapporten ikke blive lagt mere vægt på omkring udvidelsen til Egernsund eller Rinkenæs. Forbrugsstigning I juli måned 2013 hvor Gråsten Varme A/S har leveret fjernvarme til forbrugerne fra ren solproduktion, var 16 Peter Mikael Kjer Stærdahl, Direktør Gråsten Varme A/S Tlf.51 28 29 12 Mail: pm@graasten-fjernvarme.dk 17 17-11-2014 18 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 27

det gennemsnitlige forbrug pr husstand på 471,7 KWh samt en overproduktion på 194,7 MWh fra solfangerparken. Værdierne til udregning af det gennemsnitlige forbrug pr husstand, er hentet fra den månedlige aflæsning af forbruget i juli måned, ved ti tilfældige husstande i forsyningsområdet 19. Ved udvidelsen af solfangerparken med solfangerene i 38 hældning, vil produktionen af solvarme give et muligt udbytte på 807,48 MWh i juli måned. For at sikre at fjernvarmen bliver leveret af ren solproduktion er der regnet med en overproduktion af solvarme af samme størrelse som i 2013. Dette vil kunne medføre en mulig stigning af 1299 husstande. Vælges der at opstille solfangerene ved en af de andre førnævnte hældninger, 45 eller 60, vil det mulige antal husstande der kan tilkobles til fjernvarmenettet være henholdsvis 1221 for solfanger i 45 og 1052 for solfanger i 60. For beregninger (bilag 19) 19 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf.: 24 27 77 95 Mail. da@graasten-fjernvarme.dk ESBEN LUDVIGSEN E20101031 28

Diskussion. I dette afsnit vil der diskuteres hvorvidt de valgte fremgangsmetoder til beregning af antallet af solfangere det vil være muligt at placere på arealet af grunden der er til rådighed. Ydermere vil der diskuteres om den mulige solvarmeproduktion ved det forekommende antal af solfangere. Ved at benytte en anden metode, end den der er benyttet (OIS.dk), til opmåling af det tilgængelige areal, så som en landopmåler eller en uddannet fagperson, kunne der gives et mere nøjagtigt resultat af arealet. Ved brugen af en anden metode vil komplikationer som ujævnheder i terrænet også blive medregnet. De udregner der ligger til grund for denne rapport, er baseret på korrekte udregninger, efter mine målinger. Men hvis der ønskes en yderligere mere præcis opmåling anbefales der en mere præcis metode. Dette vil om muligt give andet resultat af antallet af solfangere der kunne opstilles på arealet. Hvis dette varierer fra metoderne, vil antallet af de solfangere stige eller falde og derved påvirke det mulige udbytte af solvarmeproduktionen. Ved en mindre solvarmeproduktion vil det ønskede antal forbrugere der kunne til kobles fjernvarmeanlægget mindskes. Hvis dette er tilfældet vil den anbefalede kapacitet af pladevarmeveksleren ikke have samme yde evne. Ved en større produktion af solvarme vil der kunne tilkobles flere forbrugere, er dette tilfældet skulle yde evnen af pladevarmeveksleren øges. Metoden ScenoCalc og egne beregninger ved de forskellige hældninger på henholdsvis 38, 45 og 60, har været benyttet til at give en vurdering på hvad en mulige merproduktion af solvarme kunne være. Ved at vælge en opstilling med solfangerne i 38 hældning, vil solvarmeproduktion som tidligere nævnt give det største udbytte om året. Med hældningerne 45 og 60 vil solvarmeproduktionen være mindre om sommeren og større om vinteren. Merproduktionen om vinteren vil dog ikke have den store betydning, da Gråsten Varme A/S der vil benytte sig af deres halmkedel til varmeproduktionen. Ved benyttelse af uddannet fagpersoner eller firmaer til udregning af solvarmeproduktion ved de forskellige hældninger, vil der være sandsynlig for et andet udfald af resultatet. Hvis dette resultat, henholdsvis mere eller minder produktion af solvarme, vil det medføre at der ligeledes vurderes på pladevarmevekslerens kapacitet. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 29

Konklusion Ud fra beregninger og de valgte metoder angående en eventuel udvidelse af solfangerparken ved Gråsten Varme A/S, kan der konstateres følgende. At der på grunden, der er til rådighed for Gråsten Varme A/S til en eventuel udvidelse, vil det være muligt efter beregninger at opføre 869 ny solfangere. Solfangerne vil kunne opføre med hældninger af 38, 45 eller 60. Ved hældninger af 45 og 60 vil solfangerne kunne producere mere solvarme om vinteren, henhold til en hældning på 38. Ligeledes vil en hældning på 38 give mere udbytte om sommeren. Merproduktionen, en eventuel udvidelse vil føre med sig, betyder ligeledes at det i fremtiden vil være muligt at koble flere forbrugere på fjernvarmenettet. Antallet af forbrugere vil igen være afhængig af, om opførelsen af solfangerne bliver med hældninger af 38, 45 eller 60. Ligeledes vil merproduktion medføre at kapaciteten på den nuværende pladevarmeveksler er for småt, hvis maksimal ydelsen fra solfangerne skal kunne udnyttes. Derfor vil en udvidelse af denne være nødvendigt. Ydermere kan det konstateres at den enkelte fødepumpe til solfangerparken ikke vil være tilstrækkeligt i tilfælde af havari. Det kan ud fra overstående konstateres, at vælges der fra Gråsten Varme A/S, at udvide solfangerparken med det nævnte antal solfangere, vil det være nødvendigt at have forbrugere nok tilsluttet til fjernvarmenettet, for at undgå en unødvendig overproduktion af solvarme om sommeren. En sådan overproduktion vil der ikke være mulighed at udnytte optimalt. Ligeledes vil udvidelsen af pladevarmeveksleren være en nødvendighed for at kunne udnytte hele solfangerparkens effektivitet. For øget sikkerhed af solfangerparken, i tilfælde af havari af fødepumpen, vil implementering af en ekstra fødepumpe til backup være elementært. I henhold til valg af hældninger på solfangeren, vil en hældning på 38 være det mest gunstige, da solfangerenes optimale ydelse finder sted om sommeren. Om sommeren er der ligeledes størst sandsynlighed for at levere fjernvarme ved en ren solproduktion. Det kan derfor konkluders at ved en udvidelse af solfangerparken, vil det rette antal tilslutninger af forbrugere, for at forhindre en unødvendig overproduktion om sommeren være af yderste nødvendighed. ESBEN LUDVIGSEN E20101031 30

Figurliste. Figur 1 Principskitse af modstrømsveksler... 12 Figur 2 SRO billede af akkumuleringstanken med dyser og temperaturniveauer... 13 Figur 3 Funktionsprincipskitse af absorptionsvarmepumpen.... 14 Figur 4 Diagram over solvarme produktionen af 869 solfangler ved 38, 45 og 60 hældning.... 19 Figur 5 Ændring i procent ved 45 graders hældning... 20 Figur 6 Ændring i procent ved 60 graders hældning... 21 Figur 7 Konstruktionsskitse af varmeveksleren... 23 Figur 8 Fremløbspumperne... 25 Figur 9 Returpumperne... 26 Figur 10 Pumpe solfangerparken... 26 ESBEN LUDVIGSEN E20101031 31

Figur referencer. Forside Egen produktion Figur 1 Dan Christof Appel driftslederassistent Gråsten Varme A/S Tlf. 24277795 Figur 2 Skærmebillede SRO Gråsten Varme A/S Figur 3 http://homes.et.aau.dk/mbb/fjernkulde/seminar130312/absorption-lange.pdf Figur 4-6 Egen produktion Excel Figur 7 Data blad ved Gråsten Varme A/S fra Sondex Figur 8-10 Egen produktion ESBEN LUDVIGSEN E20101031 32

Kilder. Internet http://www.solvarmedata.dk/ http://www.arcon.dk/ http://www.graasten-fjernvarme.dk/ http://www.themissinglink.dk/media/1126/arcon-solar-solfangerligningen.pdf https://www.ois.dk/ Bøger. Dampkedler K. F. Larsen Udgivet på foranledning af Maskinmesteruddannelsen, Søfartsstyrelsen 2001 Formelsamling for maskinmesteruddannelsen 17. udgave Kontakter. Knud Erik Nielsen. Arcon Solar Henrik Krogh Nielsen. Arcon Solar Dan Christof Appel, driftslederassistent Gråsten Varme A/S - Tlf. 24 27 77 95 Peter Mikael Kjer Stærdahl, direktør Gråsten Varme A/S - Tlf. 51 28 29 12 Hermann Ottesen, Underviser Fredericia maskinmesterskole ESBEN LUDVIGSEN E20101031 33