Transcript Solvärme med säsonglagring

Solvärme med säsongslager i Lyckebo
- Storvretas chans att bli Solvreta?
2011-09-20
Confidentiality - None (C1)
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Bakgrund
• Krav från miljökontoret vid senaste ombyggnationen
- Utsläppsfritt alternativ
- Utreda förluster kring bergrummet
• Önskemål från Vattenfall att få all information samlad och strukturerad
- Information från 38 pärmar
- Rykten och inaktuella rapporter
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Projektbeskrivning
Följande skall täckas av examensarbetet:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Beskrivning av ursprungskonceptet
Historik
Erfarenheter från försöksverksamhet och drift samt andra anläggningar
Aktuell status för systemet
Klargöra för förluster i bergrummet samt åtgärder
Undersöka allmänna åtgärder för att återställa/utveckla systemet
Dimensionering m.a.p. effekt och energi
Bedömning av möjliga åtgärder
Nya koncept och idéer
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Karta - utrymme
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Ursprungskonceptet
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Ursprungskonceptet, forts.
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Ursprungskonceptet, forts.
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Ursprungskonceptet, delaktiga parter
Finansiärer:
•
•
•
•
Byggforskningsrådet
HSBs Riksförbund AB
SKANSKA
Uppsala Kraftvärme AB (UKAB)
Forskning och utvärdering:
•
•
•
•
•
•
•
Vattenfall (Älvkarlebylaboratoriet)
Studsviks Energiteknik AB
Stiftelsen Bergteknisk Forskning (BeFo)
VIAK AB (numera Sweco)
Firma Markplan Uppsala
Chalmers Tekniska Högskola (vattenkemi)
Lunds Tekniska Högskola (värmeförluster)
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Historik
Följande tidslinje karaktäriserar Storvretas energiförsörjning
Solvärme?
85 % elpanna
1980
Oljeberoende
Bioenergi
9% elpanna?
Bioenergi
10% olja
Olja som spets
Skadegörelse
1990
Förluster utreds
Nytt styrsystem
2000
Elberoende
60% elpanna
40% olja
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
2010
Solvärme?
Drifterfarenheter
Bra:
• Teleskoprören fungerade enligt grundidén – de skiktade effektivt
• Solfångarnas verkningsgrad bibehållen – tappade 3% på 20 år
Dåligt:
• Skadegörelse (investering 7 Mkr, underhåll 10 Mkr)
• Dålig reglerteknik
• Komplicerad drift
• Dåligt underhåll
Varför? Experimentanläggning? ”För många kockar”?
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Drifterfarenheter, forts.
Dagens drift har också vissa problem.
• Avhärdningsutrustning har ej används tillräckligt – påverkar
värmeväxlare
• Driftstrategin har förbättringspotential
• Stort beroende av bränslepriser
• Teleskoprörens funktion är ej fullständig – behov av lyft
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Erfarenheter från andra anläggningar
• Lyckebolagret är unikt!
• Studiebesök på Arlanda akvifär (kyl- och värmelager)
och Sala-Heby (solcellsanläggning, andelsägt)
• Utvärdering av borrhålslager, Anneberg
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Aktuell status för systemet
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Aktuell status för systemet
• Solfältet: biopannorna fungerar bra
• Värmeväxlarna: igenkalkade – åtgärdat?
• Teleskoprören: ett sitter fast (flytkropp sprungit läck?) och ett läcker
• Bergrummet: svårt att följa förluster och energinivåer i dagsläget
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Förluster i bergrummet
Bergrummet under konstruktion
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Förluster i bergrummet, forts.
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Förluster i bergrummet, forts.
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Förluster i bergrummet, forts.
• Gamla rapporter och sammanstrålande referenser
• Utredning från 1992 inaktuell
- Hydraulisk kontakt mellan bergrum och tillfartstunnel = kylfläns?
• Problem med mätdata över energiflöden – osäkra siffror
• Data finns men har ej offentliggjorts
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Förluster i bergrummet, forts.
Förlustdiagram 1983-1997
10000
100
9000
90
8000
80
7000
70
6000
60
5000
50
4000
40
3000
30
2000
20
1000
10
0
0
1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Förlust, utfall
Förlust, budget
Energi över 7 grader
Verkningsgrad %
Återställning/utveckling av anläggningen
Oavsett nysatsning på solvärme finns behov av upprustning
• Energimätning!
Uppföljning av
mätfunktion?
• Avkalkning värmeväxlare
– med syra eller manuellt?
• Lyft av ben för att konstatera skick
• Förbindelserör mellan topp 1 och 2 bör återställas för att kunna
avhärda båda toppar kontinuerligt
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Utveckling av anläggningen
Förutsättningar för solvärme
• Teleskopbenen bör redan i nuläget fungera i ett nytt styrsystem, men är
i behov av översyn, det vill säga måste lyftas upp.
• Kulvert mellan solfält och bergrum ej begränsning
• Fri areal på nuvarande solfält; ca 15 000 m2. Kommunal mark finns i
direkt anslutning till solfältet, vid behov av utbyggnad över 5000 m2
solfångare
• Styrsystem och ackumulatortank beroende på systemlösning
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Systemlösning
Koncentrerande eller vakuum-solfångare i kombination med pelletspannor
• Solfångarna kan jobba på lägre
temperaturer vilket innebär
högre verkningsgrad.
• Koncentrerande solfångare har
eget styrsystem – trackersystem
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Dimensionering, teknik & ekonomi
Programmet ger snabba svar på realistiska koncept samt vilka ekonomiska
förutsättningar som kommer att gälla. Inparametrar i programmet går att ändra när
nya idéer/tekniker utvecklas.
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Inparametrar i excel-program
Följande parametrar går att anpassa efter ändrade förutsättningar
•
•
•
•
•
Högsta och lägsta temperatur i fjärrvärmenätet
Produktionstemperatur för solfångare
VVX-flöde (ger dimensionerande effekt)
Utbyte av solfångare (verkningsgrad, temperaturberoende)
Priser: solfångare, pellets (prognos Energimyndigheten), markplanering
och fjärrvärmetaxa
• Kostnad ackumulator och kulvert
• Avdrag energiförluster, samt tillägg för föreningskostnader
(kooperativdel)
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Utparametrar, excel-program
Följande parametrar ges som resultat i programmet
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Lagerkapacitet
Energitäckningsgrad
VVX-kapacitet (effekt)
Produktion för solfångare (per m2 och modul)
Antal solfångare
Behov markareal och ackumulatortank
Totalkostnad, investering.
Avbetalningstid och ränta, med eller utan solvärmestöd
Ekonomiska förutsättningar för solkooperativ
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Resultatet
Från olika case till full skala, med optimering efter temperatur och areal
Resultaten kan presenteras på olika sätt
Resultat - ränta
3,50
Ränta [%] och Annuitet [andel]
3,00
2,50
2,00
Solarus koncentrerad
Sfinx Vakuum
1,50
1,00
0,50
0,00
4500
5500
6500
7500
8500
Antal kvm solfångare
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
9500
Resultat
3,50
3,00
2,50
Solarus
koncentrerad
2,00
Sfinx vakuum
1,50
1,00
0,50
0,00
64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Sol-kooperativ 2004
Förslag framräknat av Gunnar Bröms för Vattenfall 2004
5000 m2 solfångare ger årligen 2000 MWh
Investeringar totalt: 13,5 Mkr. 1660 andelar ger 6100 kr/andel
Fjärrvärmetaxa – kulvert- & lagerförluster = ca 400 kr/MWh
Intäkt: 800 kkr/år
Utgifter: 180 kkr/år
Återbäring: 360 kr/andel ger avkastningen 6 % med bidrag, 4,5 % utan
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Solkooperativ 2011
Förslag beräknat på koncentrerande solfångare från Solarus
9000 m2 solfångare ger årligen 2700 MWh
Investeringar totalt: 15,5 Mkr. 2700 andelar ger ca 5800 kr/andel
Fjärrvärmetaxa – kulvert- & lagerförluster = ca 500 kr/MWh
Intäkt: 1,35 Mkr/år
Utgifter: 218 kkr/år
Återbäring: 420 kr/andel ger avkastningen 9 % med bidrag, 7,3 % utan
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Solkooperativ 2011
Förslag beräknat på vakuumsolfångare från Sfinx Solar
9550 m2 solfångare ger årligen 4200 MWh
Investeringar totalt: 21 Mkr. 4200 andelar ger 5000 kr/andel
Fjärrvärmetaxa – kulvert- & lagerförluster = ca 500 kr/MWh
Intäkt: 2,1 Mkr/år
Utgifter: 256 kkr/år
Återbäring: 440 kr/andel ger avkastningen 10,4% med bidrag, 8,9 % utan
Obs: kalkylen ej fullständig! Stativ och styrsystem ingår ej i investeringen!
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Slutsatser – Ursprungskoncept
• Anläggningen hade barnsjukdomar men fungerade en tid som det var
tänkt, i teknisk bemärkelse
• Stenkastning förstörde förutsättningarna för fortsatt soldrift
• Utvärderingen avstannade när intresset för anläggningen bleknade
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Slutsatser – drifterfarenheter
• Många driftfall försvårade översikten men nya styrsystem (biopannan
2005) har förenklats. Detta bör också genomsyra en nysatsning –
enkelhet är säkerhet!
• Återkoppling har saknats – bättre kommunikation för att ständigt
förbättra anläggningen är en förutsättning för ny teknik
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Slutsatser – förluster i bergrummet
• Förlusterna i bergrummet planade i slutet av 1990-talet ut till ca 9 %
• Det är inte ekonomiskt försvarbart med åtgärder för att försöka stoppa
eventuella strömningar i tillfartstunneln
• Förlusterna är i dagsläget svåröverskådliga p.g.a. uteblivna mätdata –
kontinuerlig uppföljning ett måste för att kunna dra slutsatser
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Slutsatser – behov av åtgärder
Behöver göras
• Lyft av teleskoprör och total avkalkning av värmeväxlarna är önskvärt för
fortsatt drift och nödvändigt vid utbyggnad av ett solfält
• Markberedning för övertäckning av sprängsten är nödvändig vid
utbyggnad.
Behöver ej göras
• Kulverten mellan bergrum och solfält har tillräcklig kapacitet
• Solfältet har plats för 5000 m2 solfångare, mer kommunal mark finns
också i anslutning till solfältet
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Slutsatser – ekonomiska förutsättningar (utan bidrag)
• 2,5 - 3 % ränta över livslängden 25 år, för en direktinvestering från
Vattenfall. Möjlighet för ”grön fjärrvärme” kan förbättra kalkylen.
• 7,3 - 9 % över livslängden 25 år, för ett solvärmekooperativ, bör vara
tillräckligt bra för en nysatsning på solvärme i Storvreta!
En satsning på solvärme, oavsett investeringsform, ger
också en stor del välbehövlig goodwill till Vattenfall!
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)
Frågor?
Tack för uppmärksamheten!
Frågor?
Cay Åsberg
0702-729225
2 | Presentation Solvärme med säsonglagring | Cay Åsberg | 2011.09.20
Confidentiality - Critical (C4), High (C3), Medium (C2), None (C1)