Klimavarmeplan 2010 Klimavarmeplan 2010 er den strategiske plan for udviklingen af fjernvarmen i Aarhus frem mod 2030: Byrådet i Aarhus ønsker at tilgodese: • Forsyningssikkerhed • Mindre CO2 • Energieffektivitet • Mindre brændsel Også biomasse • Vedvarende energi • Integration med el (samt biomassekonvertering, affald og transport) AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø VE i varmeforsyningen Aarhus fjernvarme på 100% sol – et tankeeksperiment Forudsætning: Nuværende varmebehov dækket 100% med solvarme Tab i sæsonlager på 20% (erfaring fra eksisterende anlæg) Fremløbstemperaturen sænkes til 75 C (i stedet for 105 C) Nøgletal: Nødvendigt solfangerareal 8.5 km2 – grundareal ca 20 km2 (2500 fodboldbaner) Nødvendigt varmelager 37 mio m3 – grundareal ca 4 km2 Anslået pris 15 mia kr (ny blok på Studstrupværket ca 5 mia kr) AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø VE i varmeforsyningen Tankeeksperimentet illustrerer, at 100% solvarme er en mulighed, men arealbehovet er en barriere. Samarbejde med omegnskommuner og andre fjernvarmeorganisationer i regionen nødvendigt/ønskeligt Ved at sænke solvarmeandelen til 50% og supplere med andre teknologier (feks varmepumper) kan arealbehovet reduceres væsentligt. Solvarme kan introduceres gradvist – demonstrationsprojekter under forberedelse Blå: Solfanger, Rød: Varmelager ”Naturlig” størrelse AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Hvad gør vi i dag Fossile brændsler Biomasse Bæredygtig energi Studstrup Kul og biomasse 72% Lisbjerg og Reno Syd Affald Harlev, Sabro og Solbjerg 19% Biomasse Oliefyr ved spidsbelastning 8% 1% AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Hvad har vi besluttet at gøre i 2017 Studstrup Biomasse Fossile brændsler 52% Biomasse I dag Bæredygtig energi Lisbjerg og Reno Syd Affald 19% Lisbjerg Harlev, Sabro og Biomasse Solbjerg Biomasse 18% 8% Oliefyr ved Spidsbelastning 0% Bæredygtig energi fra biogas og overskudsvarme AffaldVarme Aarhus 3% Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Vores mål i 2030 Fossile brændsler Biomasse Bæredygtig energi I dag 2017 Bæredygtig energi fra mange energikilder 54% Lisbjerg og Reno Syd Affald Lisbjerg 19% Biomasse 19% Studstrup Kul og biomasse Harlev, Sabro og Solbjerg 0% Biomasse 8% Oliefyr ved Spidsbelastning 0% AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Teknik og Miljø Teknik og forMiljø Center Energi og AffaldVarme Aarhus Varmeplan Aarhus efter 2016efter Aarhus Varmeplan 1000 MW 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 1 173 345 517 689 Efte 861 1033 kraftvarmeværkhalmfyretnyt af etablering og biomassekonverteringr 1205 1377 1549 1721 1893 2065 2237 2409 2581 2753 2925 3097 3269 3441 2016 Produktionsplan 3613 3785 3957 Åretstimer 4129 4301 4473 4645 4817 4989 5161 5333 5505 5677 5849 6021 6193 6365 6537 6709 6881 7053 7225 7397 7569 7741 7913 8085 8257 8429 8601 Rådighed andreanlæg Rådighed Studstrupværket Rådighed oliekedler Overskudsvarme AffaldsCenterAVA Renosyd Halmfyret kfrafvarme SkanderborgFlis Studstrupværket Oliekedler Vedvarende Energikilder AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Fjernvarmen får en vigtig rolle i udnyttelsen af el fra vind AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Bæredygtig energi fra mange kilder: Overvejende kendte teknologier – men uafprøvede Potentielle forsøgs- og demoanlæg: • Store varmepumper (havvand/spildevand) • Solfangere (høj/lav temperatur) • Varmelagre (grundvand, dam) • Industriel overskudsvarme / Biokonvertering (Aarhus Havn er center for agro-virksomheder) • Geotermi • Fjernkøling (synergi med fjernvarmeområdet) AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Bæredygtig energi fra mange kilder: Overvejende kendte teknologier – men uafprøvede Potentielle forsøgs- og demoanlæg: • Store varmepumper (havvand/spildevand) • Solfangere (høj/lav temperatur) • Varmelagre (grundvand, dam) • Industriel overskudsvarme / Biokonvertering (Aarhus Havn er center for agro-virksomheder) • Geotermi • Fjernkøling (synergi med fjernvarmeområdet) AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Kompressionsvarmepumpens virkemåde Effektfaktor = 7kW / 2kW = 3,5 2 kW (Tilført el-energi) Kompressor. Trykket øges og dermed også temperaturen Jordslanger Varmeanlæg Kølemidlet fordamper + 2 grader 50 grader 5 kW 7 kW -1 grader Kølemidlet kondenseres 40 grader Drøvleventil Lavt tryk Højt tryk AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Varmepumpers effektivitet Varmepumpningseffektivitet (ideel Carnot): nCarnot(%) = 100/(1-Tkold/Tvarm). T skal indsættes i Kelvin Med eksemplet fra Kompressionsvarme- pumpens virkemåde: nCarnot(%) = 100/(1- 275/313) = 823 % Eksemplet viser en COP på 3,5 og ikke 8,23? Det skyldes, at kompressionsvarmepumpen ikke er en ideel Carnot maskine, men har en virkningsgrad - i dette eksempel på 42 % AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Solfangereffektivitet ...og afgangstemperaturen er 80 ˚C Hvis fjernvarmetemperaturen til solfangeren er 40 ˚C (som i et traditionelt fjernvarmesystem) …så vil solfangeren fange 66 % af energien i den sol, der rammer den. AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Solfangereffektivitet …og afgangstemperaturen er 45 ˚C Hvis fjernvarmetemperaturen til solfangeren er 25 ˚C (som i et lavtemperatur fjernvarmesystem …så vil solfangeren fange 77 % af energien i den sol, der rammer den. AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Damvarmelager AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Det traditionelle fjernvarmesystem som vi kender det i dag 125˚ Udslip af CO2 70˚ 80˚ Varmeveksler AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Fjernvarmesystemet med brug af centrale varmepumper Mindre CO2 70˚ 2˚ 80˚ 40˚ Varmepumpe Varmepumpe AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Fjernvarmesystemet med brug af centrale varmepumper …og med varmepumper i nye bygninger Mindre CO2 70˚ 2˚ 80˚ 40˚ Varmepumpe Varmepumpe AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Vi vender op og ned på fjernvarmelogikken Et koldt energifordelingssystem bryder helt med en traditionel opbygning af varmeforsyningen. Systemet baser sig på: 1. Mediet er 10 – 40˚C vand 2. Overskudsvarme fra boliger og 3. Hele systemet inklusive virksomheder der lettere og billigere varmepumper 4. Varmepumpeenhed i alle kan benyttes i systemet. og varmebeholder samt elforbrug bygninger hvor energien hentes 5. Varmebeholder i udvalgte hertil, fra mediet bygninger for regulering og kan opfattes som fjernvarmesystemet udnyttelse af lavpris tidsrum og opereres og reguleres af AVA 70˚ 2˚ 80˚ 40˚ Varmepumpe Varmepumpe AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Vi vender OGSÅ op og ned på fjernvarmenettet Distributionsledning, fremløb 55-70 ˚C Distributionsledning, fremløb 40 ˚C mod nu 70-80 ˚C mod nu 70-80 ˚C Transmissionsledning, fremløb 40 ˚C mod nu 100-120 ˚C Varmepumpe Varmepumpe AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Varmeforsyning Aarhus Ø AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Varmeforsyning Aarhus Ø AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Varmepumpemodul for Aarhus Ø Principskitse Vandvarmepumpe Ammoniakvarmepumpe Isgenerator H2O kompressor Kondensator NH3 kompressor Kondensator Fra havet T2 = 65-70 ˚C 2 ˚C T1 = 28,7 ˚C T3 = 41-48 ˚C Til havet -1 ˚C T1 = Kondenseringstemperatur vandkredsen T2 = Kondenseringstemperatur ammoniakkredsen T3 = Fjernvarme retur temperatur AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø 1 Geding AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Dias nummer 25 1 Mogens Gårdsmann; 13-01-2015 Microbooster AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Microbooster station Akkumulerings beholder Vand varmer Radiator kreds AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Østjydsk Halmvarme (a.m.b.a) Solbjerg Harlev Sabro AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Energieffektiv varmeforsyning af Harlev Forslag til 50% solvarmedækning: • Solvarmeanlæg: 40.000 m2 (evt delvis CSP) • Sæsonvarmelager: 120.000 m2 • Ny hedtvandshalmkedel • Absorptionsvarmepumpe AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Damvarmelager (Dronninglund – 50% af behov i Harlev) Vandindhold 62.000 m3 Energiindhold 5.000 MWh – tab 10-20%/år Temperatur 90 / 10 C AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Systemkobling med varmelager og varmepumpe Diagram: Dronninglund Fjernvarme AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Harlev - 50% solvarme AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Energieffektiv Varmeforsyning af Harlev AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Solfangerdemo i Sabro AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Solfangerdemo i Sabro AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Solfangerdemo i Sabro AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Solfangerdemo i Sabro AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og Miljø Fjernkøling Fjernkøling er kommerciel - ikke teknik Jagten på synergier: • Er der et fjernkølemarked • Er der mulighed for varmesalg • Samtidighed/lagring • Stordriftsfordele Regulatoriske hindringer AffaldVarme Aarhus Center for Miljø og Energi Teknik og