KØLEPLAN DANMARK FJERNKØLEPOTENTIALET PÅ TVÆRS AF BRANCHER HØJE TAASTRUP 16-05-2017 ANDERS DYRELUND, MARKEDSCHEF 1
HVORFOR FJERNKØLING? 2
MEGET PEGER PÅ FJERNKØLING EU s direktiver og EU s varme- kølestrategi Planlægge for fjernvarme og fjernkøling i byerne Varmeforsyningsloven Fremme samfundsøkonomi og lavest mulige varmepriser, hvorfor kommuner og selskaber bør planlægge for fjernkøling Energikommissionen IPCC Peger på behov for at integrere vindenergi med store fleksible varmepumper i fjernvarmen, som udnytter varme fra køling advarer om et enormt stigende kølebehov - med deraf følgende stort potentiale for at planlægge for fjernkøling 3
LOVGIVNINGEN KAN FORBEDRES 4 GENERATION FJERNVARME VISER VEJEN Varmeforsyningsloven Kommunerne burde kunne planlægge og implementere fjernkøling i symbiose med fjernvarmen helt analogt til decentral kraftvarme Der er analogi mellem gasfyret kraftvarme og fjernkøling bortset fra, at fjernkøling er mindre risikabelt og meget aktuelt netop nu Bygningsreglementet Burde stille krav om integrerede anlæg til varme og køl i bygninger for at fremme smarte fleksible løsninger i bygningerne Kravet til lavtemperaturvarmeanlæg og højtemperaturkøleanlæg kunne skærpes for at fremme innovative løsninger og lavtemperaturfjernvarme 4
KØLEPLAN DANMARK BYGGER PÅ FJERNKØLINGENS HEMMELIGHED 5
HEMMELIGHEDEN VED FJERNKØLING Fjernkøling sparer investeringer Samtidighed og fælles udbygning Døgnudjævning med akk. og Storskalafordele for anlæg Dertil kommer øvrige fordele Fremmer store varmepumper til fjv. Fleksibelt elforbrug Bedre grundvandskøling, ATES Varmepumpen kan udnyttes bedre på tværs af brancherne Symbiose mellem komfortkøl og industrielle processer 6
MW KOMFORT KØL TIL SERVICE SEKTOR MWH KØLING I INDUSTRIEN Kølebehov i Danmark i MWh/år SNr SektorNavn Sum MWh Hovedstaden Midtjylland Nordjylland Sjælland Syddanmark 1 Landbrug og fiskeri 515.153 22.403 145.429 68.266 100.865 178.190 2 Industri 3.616.151 695.432 910.511 482.563 633.538 894.106 3 Detailhandel 495.653 85.645 155.765 59.114 74.843 120.286 4 Servicesektor i øvrigt 4.053.859 994.156 1.083.651 464.415 428.600 1.083.038 5 Kontorer og undervisning 837.513 245.292 283.249 73.884 112.404 122.684 Total 9.518.329 2.042.928 2.578.604 1.148.242 1.350.250 2.398.305 Køleeffektbehov i Danmark i MW SNr SektorNavn Sum MW Hovedstaden Midtjylland Nordjylland Sjælland Syddanmark 1 Landbrug og fiskeri 515 22 145 68 101 178 2 Industri 1.304 250 330 173 220 331 3 Detailhandel 343 60 103 43 50 87 4 Servicesektor i øvrigt 3.993 975 1.072 453 426 1.067 5 Kontorer og undervisning 622 180 189 61 84 108 Total 6.778 1.488 1.839 799 881 1.771 Benyttelsestid for kølebehov, h SNr SektorNavn timer Hovedstaden Midtjylland Nordjylland Sjælland Syddanmark 1 Landbrug og fiskeri 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 2 Industri 2.774 2.785 2.762 2.784 2.881 2.702 3 Detailhandel 1.444 1.430 1.510 1.369 1.504 1.377 4 Servicesektor i øvrigt 1.015 1.019 1.011 1.025 1.006 1.015 5 Kontorer og undervisning 1.346 1.360 1.500 1.206 1.337 1.139 Total 1.404 1.373 1.402 1.437 1.533 1.354 7
SAMPRODUKTION AF VARME OG KØL Traditionel varmepumpe 1 MWh el 2 MWh spildkøling 3 MWh varme ved ca. 65 grader (COP varme =3) Traditionel kompressor 1 MWh el 5 MWh nyttig køling (COP køl =5) 6 MWh spildvarme Samproduktion af køl og varme uden spild 1 MWh el 2 MWh nyttig køling 3 MWh nyttig varme ved 65 grader Marginal COP for varme ift. køling 1 MWh varme: (1-2/5)/3= 0,2 (COP varme =5) 8
FRA KØLEKOMPRESSOR TIL VARMEPUMPE Investering i traditionel kølekompressor med storskalafordel, alt inklusive 0,5 MW køl koster 3,0 MW køl koster 10 mio.kr/mw køl 6 mio.kr/mw køl Investering i traditionel varmepumpe til fjernvarme 5 MW varme koster 6 mio.kr/mw varme Merinvestering i varmepumpe i forhold til traditionel kølekompressor 5 MW varme koster 1 mio.kr/mw varme 9
MWh-varme GRUNDVANDSKØLING 5 FLUER MED ÉT SMÆK ELLER MÅSKE 6 1. Varmepumpe til køling med spidslast om sommeren 2. Samme varmepumpe til varmeproduktion vinter til nedkøling af grundvand 3. Kølelager ned til 4 grader 4. Varmelager op til 20 grader 5. Varmepumpe til varme resten af året med fleksibelt elforbrug 6. Koordineres med rensning og kontrol af forurenet grundvand 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0 Varmeudnyttelse fra køl med og uden grundvandskøling i 2025 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Varmeproduktion fra køl uden grundvandskøl Varmeproduktion fra køl med grundvandskøling 10
VARMEPUMPE PÅ TVÆRS AF BRANCHER HVAD LAVER VARMEPUMPEN? Uden grundvandskøling Komfortkølekapacitet til service erhverv 1.000 timer sommer Med grundvandskøling Komfortkølekapacitet supplement til grundvandskøl, 500 timer sommer Varme ved nedkøling af grundvand, 2000 timer vinter Varmepumpe med spildkøling og fleksibelt elforbrug max 6-7000 Nye datacentre med spildkøl ved 16-30 grader Fødevareindustrier, lavtemperatur varme eller spildkøl 20 grader El-transformere Hydrolyseprocesser (P2G) i fremtidens konverteringsanlæg Spildevand, drænvand, proceskølevand, drikkevand 11
Varmeproduktion i TWh Kraftvarmeandel KØLEPLAN DANMARK VEJEN TIL STORE FLEKSIBLE VARMPUMPER 2.400 MW køl fjernkøleeffektbehov an kunder 4.000 MWh køl fjernkøleenergibehov an kunder 70 60 50 40 Fjernvarmens lastfordeling Hurtig udvikling Statistik Fremskrivning Kedler, fossile brændsler Kedler, biomasse Solvarme Geotermi Elpatroner Store varmepumper Biogas-kraftvarme Biomasse-kraftvarme Dec. kraftvarme, naturgas Central kraftvarme, fossil Affaldsvarme/kraftvarme Industrioverskudsvarme Kraftvarmeandelen 100% 90% 80% 70% 60% 50% 1.400 MW køl kølekapacitet til fjernkølenet med køleakkumulator 30 20 10 40% 30% 20% 10% 600 MW køl grundvandskøl 800 MW køl / 1.100 MW varme varmepumpe 6.000 GWh varme 500.000 m3 kølelagerkapacitet 0 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Helt tilfældigt peger prognosen i Varmeplan Danmark 2010 netop på 6.000 GWh fra store varmepumper Fjernkøling er vejen til store varmepumper i fjernvarmen For de etableres af hensyn til køl 0% 12
Elforbrug til køl og vamre [GWh-el] KØLEPLAN DANMARK - POTENTIALET FREMMER SMART ELFORBRUG TIL VARME Uden fjernkøling (rød) 700 GWh ufleksibel el bliver til: 4.000 GWh køl 2000 1800 1600 Udvikling af Elforbrug til kombineret varme og køl i forhold til elforbrug til køl i reference Med fjernkøling (blå) 1.900 GWh fleksibel el bliver til: 4.000 GWh køl i samproduktion med 6.000 GWh varme 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 Tid [ År ] Elforbrug køl i referencen Elforbrug til varme og køl ved fjernkøling Vi får 6.000 GWh varme fra 1.200 MWh el, 5 GWh varme / GWh el Dertil kommer et potentiale for at hente overskudsvarme/spildkøling på 3.000 GWh varme fra andre kilder med fleksibelt elforbrug 1.100 MW varmepumper kan i samspil med andre sektorer levere 9.000 GWh varme med fleksibelt afbrydeligt elforbrug med sæsonlager 13
CASE 1 EN TYPISK KØLEKLYNGE 40 KUNDER 20 MW KØLEBEHOV AN KUNDER 14
MW køleeffektbehov KØLEKAPACITET CA. 20 MW AN KUNDER BLANDING AF PROCESKØL OG KOMFORTKØL 30 MW køl design kapacitet? 20 MW køl an kunder (rød) 15,3 MW køl an net (blå) 4,6 MW køl lager tank 10,7 MW køl køleproduktion 4,6 MW køl grundvand 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 20 18 16 14 12 10 8 Kundernes samlede behov 6 Nødvendig produktionskapacitet med 4 samtidighed 2 0 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029 2031 2033 2035 6,1 MW køl /9 MW varme VP, 65-75 gr 15
2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 ENERGI FRA FLEKSIBEL VARMEPUMPE MED SÆSONVARMELAGER Køleproduktion 35 GWh køl Varmeproduktion i samproduktion med fjernkøling 48 GWh varme Varmeproduktion med spildkøling fra andre sektorer??: 24 GWh varme I alt 72 GWh varme 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 60.000 50.000 40.000 Fjernkøleproduktion i MWh-k Forventet produktion af varme fra køling i MWh-v Køleoverskudsvarme, som bortkøles MWh Grundvandskøl, der udnyttes til overskudsvarme MWh Komfortkøl, der udnyttes til overskudsvarme MWh Proceskøl, der udnyttes til overskudsvarme MWh Grundvandskøl, der udnyttes til overskudsvarme MWh 8.000 timer max. 760 timer afbrudt 30.000 20.000 10.000 Komfortkøl, der udnyttes til overskudsvarme MWh Proceskøl, der udnyttes til overskudsvarme MWh 0 16
MWh-varme ATES FLYTTER VARME FRA SOMMER TIL VINTER 4,6 MW køl fra GV 6,1 MW køl fra VP 26 GWh køl 19 GWh køl Proces 7 GWh køl komfort 9 GWh køl GV køl (i lager) 17 GWh køl kompressorkøl 7.000 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 Varmeudnyttelse fra køl med og uden grundvandskøling i 2025 Varmeproduktion fra køl uden grundvandskøl Varmeproduktion fra køl med grundvandskøling 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec 36 GWh varme 13 GWh varme fra lager/vp vinter 23 GWh varme jævnt fordelt over året 17
mio.kr. lb. priser mio.kr. faste priser ROBUST ØKONOMI, MED FORSIGTIG STRATEGI INVESTERINGERNE DOMINERER OG KENDES 30 20 10 0-10 -20-30 -40-50 Selskabsøkonomi for varme/køleprojekt Nuværdigevinst i faste priser 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 Nutidsværdi, 50 akkumuleret Selskabsøkonomi for varme/køleprojekt Likviditet i løbende priser 40 30 20 10 0-10 -20 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029 2031 2033 2035 Likviditet 18
EKSEMPLER FRA UDLANDET 19
SVERIGE EU S STØRSTE FJERNKØLESYSTEM I STOCKHOLM PRODUCERER OVERSKUDSVARME 20
HOLLAND FORAN MED GRUNDVANDSKØLING I BYGNINGER MEN FJERNVARME/FJERNKØLING ER PÅ VEJ 1.500 individuelle grundvandskølanlæg med egen varmeproduktion på 20 år i Holland Det er ofte sub-optimalt ift. Fjernvarme og fjernkøling Kilde: If Technologies 21
DE VARME LANDE Black-out og Rotating Load shedding i Indien, primært på grund af ukontrollabel air condition fjernkøling med lagre og absorptionskøling er løsningen 200 MW fjernkøl i Tokyo centrum absorptionskøl, men baseret på naturgas 600 MW traditionel fjernkøl i Mecca bedre komfort for turister og en investering i en fremtiden 22 Photo: Umm Al Qura for Development and Construction Company
TAK FOR OPMÆRKSOMHEDEN AD@RAMBOLL.DK WWW.RAMBOLL.COM HTTP://BLOG.RAMBOLL.COM/URBANENERGYSOLUTIONS/ SEE OUR CLIMATE SOLUTIONS AT HTTP://WWW.STATEOFGREEN.COM/PROFILES/RAMBOLL 23