Optimalisering av fjernvarme ved bruk av spillvarme fra industri og varmepumpe til fjernvarme

• Main Author: Tryggestad, Ivar Stoltenberg
• Other Authors: Nord, Natasa, Tereshchenko, Tymofii
• Format: Master Thesis
• Language: Norwegian Bokmål
• Published: NTNU 2015
• Subjects: Energi og miljø; Energiforsyning og klimatisering av bygninger; Verdier; Øre; Hammerfest
• Online Access: http://hdl.handle.net/11250/2350138

Fjernvarme er i Norge en bransje i stadig vekst, og varmepumpeteknologi bidrar til å gjøre dette til et miljøvennlig alternativ til direktevirkende elektrisk oppvarming. Rapporten tar utgangspunkt i et fjernvarmeanlegg i Hammerfest som er eid og drevet av Hammerfest Energi. Dette benytter en sjøvannsvarmepumpe i kombinasjon med elektrokjel og gasskjel som varmekilder sammen med termisk energilagring, og forsyner slik Hammerfest sentrum med varme. Optimalt design av varmekildene samt optimal drift av varmesentralen er en forutsetning for å få utnyttet potensialet for energibesparelse som ligger i bruk av varmepumpe. Det er utviklet to simuleringsmodeller for driften av varmesentralen, og systemer for optimalisering av drift og design ved hjelp av disse. Verdier innhentet fra Hammerfest Energi for varmesentralen og fra Norges Vassdrags- og Energidirektorat m.fl. for investeringskostnader og energipriser er integrert i modellene. Temperaturnivået ved varmeopptak for varmepumpen er avgjørende for ytelsen denne leverer. Det vil derfor være gunstig benytte spillvarme for å heve temperaturnivået og slik redusere energibruken for anlegget. Ved å benytte termisk energilagring kan ytelsen forbedres ytterligere ved å øke utnyttelsen av varmepumpen. Driftsoptimaliseringen viste at man ved det eksisterende designet for varmesentralen vil kunne tilby varme til en lavere pris enn strømprisen, også ved variasjoner i driftsbetingelser og endringer i behovsprofil for kundemassen. Designoptimaliseringen konkluderte med at det vil være lønnsomt å øke kapasiteten for varmepumpen fra 1200 kW til maksimalt 2536 kW. Den gjennomsnittlige varmekostnaden ved de oppgitte driftsforholdene kan da reduseres fra 40,57 øre/kW til 29,67 øre/kW og den gjennomsnittlige energifaktoren fra 0,63 til 0,35 ved omfordeling av den installerte kapasiteten. Driftsoptimaliseringen konkluderte videre med at utnyttelsen av varmepumpen med det eksisterende designet kun i liten grad kan økes ved hjelp av termisk energilagring, og at utvidelse av lagringskapasiteten derfor ikke vil være en lønnsom investering. Tilknytning til spillvarme ble ved hjelp av driftsmodellen funnet å maksimalt kunne gi en reduksjon i årlige driftskostnader på 300 000 kroner, men utgiften forbundet med rørledningen som kreves til dette er forventet å være for høy til at prosjektet vil gi noen avkastning. Simuleringsmodellene er bygget på en rekke antagelser og variabler som gir rom for usikkerhet, og resultatene i oppgaven må derfor ses i lys av dette. For å øke nøyaktigheten må flere aspekter av driften og dimensjoneringen implementeres i modellen, og de benyttede verdiene kvalitetssikres. Det gis likevel en pekepinn for hvilke resultater man bør kunne forvente ved drift av anlegget og ved den foreslåtte tilknytningen til spillvarme.