om en pilotanläggning för minskad energiförbrukning i tätort

Motion 1979/80:950 av Ivar Franzén

Observera att dokumentet är inskannat och fel kan förekomma.

Mot. 1979/80:950

Motion

1979/80:950

av Ivar Franzén

om en pilotanläggning för minskad energiförbrukning i tätort

Om alternativ till kärnkraft och olja skall kunna utnyttjas i stor skala för
uppvärmning, måste energin överföras i fjärrvärmesystem.

Steget från att tillföra en byggnad värme genom alternativa produktionsenheter
till att förse en hel tätort är, ur utvecklingssynpunkt, stort.

Om man vid nyanläggning av fjärrvärme använder de temperaturer som är
brukliga i dag har man starkt försvårat utnyttjandet av spillvärme och
solvärme i stor skala 40-50 år framåt i tiden.

Det behövs redan i dag en referensanläggning för utformande av
framtidsanpassade energisystem i andra tätorter.

De förslag som presenteras i denna motion innehåller många intressanta
lösningar för bättre energihushållning. Mycket stor vikt har lagts vid
ekonomi i redovisade projekt.

De mest intressanta komponenterna är:

o Fjärrvärmesystem med låg vattentemperatur

Nedan visas både bättre ekonomi och möjligheter för anslutning av
alternativ till oljeeledade panncentraler

o Utnyttjande av spdlvärme från reningsverk

Med hjälp av värmepumpar kan energin tillföras konsumenterna med
erforderlig temperatur.

o Dieselmotordrift av värmepumpar

Härigenom kan olja inbesparas utan att belasta landets elproduktionsenhet
er.

o Arslagring av solenergi i mark

En lönsam form att klara vinterns värmebehov.

o Överföring av energi genom soltak

Denna konstruktion är väsentligt billigare än vad som hittills har
provats.

Totalt visas hur oljekostnaderna kan minskas från 22 milj. kr. till ca 9,3
milj. kr. om året och att nödvändiga investeringar kan göras med god
lönsamhet.

Samtliga refererade utredningar och projekteringar har utförts av Bengt

1 Riksdagen 1979180. 3 sami. Nr 950

Mot. 1979/80:950

2

Dahlgren AB på uppdrag av Kungsbacka kommun i samråd med Chalmers
tekniska högskola samt byggforskningsrådet.

Energikvalitet

Vid utnyttjande av förnyelsebara energikällor som t. ex. solenergi samt
spillvärme krävs att man i högre grad än hittills beaktar begreppet
energikvalitet. Detta kan uttryckas så att energi med högre temperatur har
högre kvalitet än energi med lägre temperatur medan elenergi har maximalt
hög kvalitet.

I praktiken innebär detta att en energiform måste ha högre kvalitet än vad
användaren kräver för att man skall kunna utnyttja denna energi, medan det
således är slöseri att använda en energiform med alltför hög kvalitet.

Generellt kan man säga att solvärme och spillvärme utnyttjas effektivare
ju lägre temperatur som erfordras och att man endast med stora svårigheter,
och därigenom höga kostnader, kan tillgodose ett temperaturbehov som
närmar sig 100°C.

I de försöksanläggningar som i dag finns håller man av ovanstående
anledning temperaturbehovet vid ungefär 60°C. Om de erfarenheter som
dessa anläggningar ger skall användas i större skala måste man distribuera
energin i fjärrvärmeanläggningar. Dagens fjärrvärmesystem arbetar med
temperaturer mellan 80°C och 120°C beroende på årstid, vilket innebär att
det blir svårt att utnyttja forskningsresultaten i stor skala om ingenting görs åt
situationen redan i dag.

Utredningen Hammargårds reningsverk, energidistribution genom lågtemperatur
- fjärrvärme 1979-11-20, utförd för Kungsbacka tätort, visar att
det är fullt möjligt och dessutom ekonomiskt lönsamt att sänka temperaturerna
i fjärrvärmesystemen så att man kan använda förnyelsebara energikällor
i större skala.

Under förutsättning att energiförlusten för fjärrvärmeanläggningen hålls
konstant kommer besparingen i investering genom minskad isolertjocklek
att bli större än kostnadsökningen genom ökad värmeväxlaryta i undercentralerna.

Ekonomisk temperaturnivå

Den ekonomiskt optimala temperaturnivån beror i första hand på ortens
värmetäthet, värmeväxlarytornas värmegenomgångstal, isoleringskostnaden,
kostnaden för värmeväxlaryta samt konsumenternas erforderliga
temperaturbehov.

I ovanstående utredning för Kungsbacka tätort (värmetäthet 80 GWh/
km2) har s. k. plattvärme växlare (värmegenomgångstal ca 5 000 W/m2°C)
förutsatts.

Utredningen visar för detta fall att medeltemperaturdifferensen mellan

Mot. 1979/80:950

3

fjärrvärmetemperatur och erforderlig temperatur till konsument för undercentralen,
i ett optimalt fjärrvärmesystem, bör vara 5-10°C, jämfört med det
i dag vanliga värdet 30-40°C, dvs. temperaturnivån 95-45°C i stället för
120-70°C vid dimensionerande utetempeatur.

Fig. 1 visar de temperaturnivåer som är möjliga att använda i fjärrvärmesystemet
som funktion av utetemperaturen. Här har förutsatts att 50°C är
acceptabelt som varmvattentemperatur.

TEMPERATUR FOR FJÄRRVÄRME

T 'C
FJÄRR
VÄRME

100

70

60

50

40

30

20

10

Figur 1

20
t' c

UTETEMP

Figuren visar även att temperaturdifferensen mellan framledning och retur
vid maximalt effektuttag blir ca 65°C.

Även utan att man tar hänsyn till denna större temperaturdifferens blir
investeringskostnaden mindre med lägre temperatur. Detta visas i Fig. 2 som
beskriver kostnaden för undercentral med tillhörande andel av fjärrvärmenätet.
Tm avser här medeltemperaturen mellan tillopp och retur i fjärrvärmesystemet.
95°C är den i dag vanligen förekommande temperaturen vid
dimensionerande utetemperatur. Den undercentral som avses i Fig. 2 är
dimensionerad för 400 kW, och kostnadsbesparingen blir ca 7 000 kr. genom
att använda temperaturen 95-45°C i stället för 120-70°C.

-T X->RfIUR

EEREFUR'

VÄRDEN FOR HAX-MEDEL-MIN-RETUR
VARIERAR FRÅN ORT TILL ORT,
BEROENDE PÅ KONSUMTIONENS
TEMPERATUR OCH EFFEKTBEHOV

INOM DETTA INTERVALL VARIERAR
RETURTEMPERATUREN BEROENDE PÅ
EFFEKTBEHOVET FOR TAPPVARMVATTE
NUPPVÄRMNING

TILLOPP OCH
RETUR FÖR RADIATORER
OCH VENTILATION

1* Riksdagen 1979/80. 3 sami. Nr 950

Mot. 1979/80:950

4

FRAMLEDN.-RETUR “C
120 — 70

115 — 65

110 — 60

105 — 55

100 — 50

95 — 65

90 - 60

260

Figur 2

Bättre energihushållning

Dessa lägre temperaturer ger ökade möjligheter att producera energi i stor
skala genom alternativ till oljeeldade panncentraler. Många av dessa
alternativ, t. ex. värmepumpar och solfångare, har en begränsad förmåga att
producera energi med höga temperaturer.

Fig. 3 visar energiförbrukningens fördelning under ett normalår för den del
av Kungsbacka tätort som är lämplig att fjärrvärmeansluta.

KOSTNADSÖKNING
GENOM STÖRRE
VÄRMEVÄXLARYTA
FÖR VARMVATTEN
UPPVÄRMNING

KULVERTKOSTNAD

DENNA DIMENSIONERING KRÄVS
FÖR ATT ERHÅLLA 50°C
TEMPERATURDIFFERENS VID
LÄGRE TEMPERATURER PÅ
FJÄRRVÄRMESYSTEMET

BESPARING GENOM
MINSKAD ISOLERING

TOTAL BESPARING
FÖR EN UNDERCENTRAL

265 270 kkr

TEMPERATURER AR
ANGIVNA VID DIM. UTETEMP

KOSTNADSÖKNING
GENOM STÖRRE
VÄRME VÄXLARYTA
FÖR RADIATORER
OCH VENTILATION

Mot. 1979/80:950

VARAKTIGHET FÖR ENERGIFÖRBRUKNING

5

BASERAT PÅ DYC NSM E DE IVA ROE N FOR ETT NORMALÅR

MW

DIM. FRAMLEDN. 95°C RETUR A5°C

PANNCENTRAL
PRODUCERAR .15%

AV ÅRSENERGIBEHOVET

TOTAL YTA =137.000 MWh (1990)

PRODUKTIONSENHETEN MEO
HÖGSTA TEMP. 60°C
PRODUCERAR 85% AV
ÅRSENERGIBEHOVET

55°C

-22%

VENTI LATI ON

FÖRLUSTER

VARMVATTEN

0

1000

6000

7000

8000

2000

3000

A000

5000

-16°C — 3°C tO°C + 3°C +10°C -H3"C r16°C + 19°C utetemp

Figur 3

Genom at jämföra diagrammen i Fig. 1 och Fig. 3 kan man bedöma när den
alternativa energiproduktionen icke längre kan användas för hela energibehovet.
Ytan ovanför de streckade linjerna motsvarar således den energimängd
som måste tillföras vid högre temperatur än motsvarande temperaturmaximum
för den alternativa produktionsenheten. Denna ytas storlek är
angiven i procent av hela den producerade energimängden.

Här kan utläsas t. ex. att 85 % av årsenergibehovet kan produceras genom
en energikälla med högsta möjliga temperatur 60°C.

Även andelen elproduktion i en mottrycksanläggning skulle komma att
öka med ca 15 %, om dessa temperaturer används.

Användning av spillvärme

Utredningen Hammargårds reningsverk som energikälla 1979-08-21 visar
att det från ett reningsverk dagligen släpps ut stora mängder energi i det
renade vattnet. Detta vatten håller en temperatur av 10-20°C beroende på
årstid och har således för låg temperatur för att utnyttjas direkt.

Mot. 1979/80:950

6

Det är allmänt känt att värmepumpar i vissa sammanhang kan vara
lönsamma. Den stora kostnaden vid användande av värmepumpar hänför sig
till den anläggning som erfordras för att tillföra värmepumpens förångare
värme av tillräckligt hög temperatur och i tillräcklig kvantitet. Se Fig. 4:

LUFT SOLSTRÅLWIfUG VATTENDRAG F/ARk REWlWGSVERk

ROIJ ELLER

ROU I MARK
GRUUDVATTEW

SOLFRMORRF

SOLTAK

FÖrÅlgaee överför värme till

VARMEPUMPEUS KÖLOMEDlOPI

kODDÉWSOR OVE REOR VARME TILL

FTÄRRVÄRnEAULÄ fcGWI kl OEM

VÄRhEPUMPS

systemets
LippeyGGWAD
I OLIKA FALU.

Figur 4

Denna värme tillförs vanligen från uteluft, solinstrålning, vattendrag eller
mark. Ur ovanstående värmekällor erhålls sällan hög temperatur under den
period värmebehovet är stort.

Vid utnyttjande av värme från reningsverk är det möjligt att låta det rena
vattnet direkt passera värmepumpens förångare, som kan kyla ned detta till
nära 0°C.

Värmepumpen höjer sedan temperaturen till ca 65°C, och energin kan
användas i ett fjärrvärmenät som är dimensionerat enligt utredningen
1979-11-20.

För att åstadkomma denna temperaturhöjning åtgår viss del energi.

Den energi som åtgår är dock mindre än hälften av den utnyttjningsbara
energin. Fig. 5 visaratt man kan utnyttja 2,1 gånger så mycket energi än vad
som tillförs genom olja till värmepumpens dieselmotor.

Man kan även använda elmotor som drivkälla om det finns tillgång på
elenergi, t. ex. under sommaren. Om el används kan man utnyttja ca 4
gånger så mycket energi än vad som tillförs till elmotorn.

Mot. 1979/80:950

7

När dieselmotor används utnyttjar man värmen i dieselmotorns kylvatten
och avgaser. Genom detta kan man vid samma reningsverk erhålla 30 % mer
energi till fjärrvärmesystemet genom att använda dieselmotor i stället för
elmotor.

VÄRMEBALANS FOR DIESELMOTORDRIVEN

VÄRMEPUMP

Figuren visar att om man tillför
100 % i olja till dieselmotorn kan
man i ett visst driftsfall erhålla
211 % i värme.

OLJA TILL DIESEL>
-MOTOR 100 %///

FÖRLUST I AVGASER
OCH STRÅL.

TILLFÖRT Tia VARME- \\
HUMPENS FÖRÅNGARE 126%

Figur 5

Mot. 1979/80:950

8

Användning av solenergi

För att man skall kunna utnyttja solenergi i större skala måste solinstrålningen
under sommarhalvåret utnyttjas. I de projekt som i dag utförs på
detta område skiljer man mellan dygns-, vecko- och årslagring.

Projekt av typ dygns- och veckolagring finns i dag i Fjärås centrum,
Kungsbacka kommun, och i stort antal för tappvattenuppvärmning i villor. I
dessa anläggningar används energin under sommarhalvåret, och solen täcker
då så gott som hela energibehovet under denna tid.

SUNCLAYPROJEKTET

LINDALVSSKOLAN

1 SOLABSORBATOR

2 VÄRMEMAGASIN
3. VÄRMEPUMP

4 DIESELMOTOR

5. UTJAMNINGSTANK
6 RADIATOR

7. VARMVATTENBEREDARE
8 VENTILATIONSAGGREGAT

SOLVÄRME MED HJÄLP AV TAKPLÅT
^ ÅRSLAGRING AV ENERGI I LERA
DIESELMOTORDRIVNA VÄRMEPUMPAR.

Principskiss över det solvärmesystem som
installeras i Lindälvsskolan, Kungsbacka.

Mot. 1979/80:950

9

I Kungsbacka kommun är även ett projekt som lagrar energi från sommar
till vinter under uppförande. Detta projekt beskrivs i byggforskningsrapporten
Sunclayprojektet 1979-08-28.

Systemet bygger på att solvärme genereras av solabsorbatorerna (1) under
sommaren. Dessa består av mattsvart takplåt med infästade rör.

Denna solvärme lagras sedan i den befintliga marken (2), bestående av
lera, vilken värms till 20°C.

För att man skall kunna föra ned och lagra denna energi sticks U-formade
rör ned i marken. Vintertid fungerar samma rör som värmeupptagare och
sänker ackumulatorns temperatur till 12°C.

För att man skall kunna använda energi från markackumulatorn måste
denna transformeras till högre temperatur. Detta görs med hjälp av en
värmepump (3), vilken drivs med en dieselmotor (4). Värme från denna
dieselmotors kylvatten och avgaser höjer temperaturen ytterligare till den
slutliga temperaturnivån.

Den olja som åtgår för att driva dieselmotorn motsvarar en tredjedel av
den olja som skulle ha förbrukats i en konventionell oljepanna.

Den merinvestering som måste göras är ca 1,5 milj. kr.

Detta innebär en återbetalningstid (pay-off-tid) på åtta år.

Totalkostnaden för värmeproduktionssystemet, (l)-(5), är ca 2 % av
totalkostnaden för skolan.

Förnyelsebara energikällor i Kungsbacka tätort

I Kungsbacka finns möjlighet att utnyttja erfarenheter från de utredningar
och projekt som presenterats ovan i så stor skala att anmärkningsvärda
mängder olja kan inbesparas. Detta kan göras med godtagbar lönsamhet.

Fig. 6 beskriver varaktigheten över energiförbrukningen, i den del av
Kungsbacka tätort som är lämplig att fjärrvärmeansluta, för ett normalår.

Energiförbrukningen för denna del beräknas i dag vara 128 200 MWh per
normalår.

I dag produceras denna energi i lokala oljepannor som med en
årsverkningsgrad av ca 70 % kräver 18 000 m3 olja, dvs. 22,0 milj. kr. per
år.

Genom att man bygger en fjärrvärmeanläggning med total flexibilitet kan
oljepannornas årsverkningsgrad höjas till 87 %. Kulvertsystemets förluster
beräknas till 5%, vilket innebär en totalverkningsgrad på 82%, och
oljeåtgången reduceras då till ca 15 000 m3 olja, dvs. 18,7 milj. kr. per
år.

Genom att utnyttja den energi som i dag släpps ut från Hammargårds
reningsverk kan 50 000 MWh tillföras fjärrvärmenätet, vilket motsvarar den
rutade ytan i Fig. 6.

Den utveckling som nu sker på solfångarområdet kan göra det lönsamt att
tillföra en del av energimängden i den rutade ytan genom solfångare med

Mot. 1979/80:950

10

VARAKTIGHET FÖR ENERGIFÖRBRUKNING

BASERAT PÅ DYGNSMEDELVARDEN FOR ETT NORMALÅR

MW

DIM. FRAMLEDN. 95°C RETUR A5°C

PANNCENTRAL
PRODUCERAR 15%

AV ÅRSENERGIBEHOVET

TOTAL YTA =135000 MWh

PRODUKTIONSENHETEN MED
HÖGSTA TEMP 60°C
PRODUCERAR 85% AV
ÅR SE NE RG IBEHOVET

SUNCLAYANLAGGNING

HAMMARGARDS RENINGSVERK

WWXXAXWAYXXX

3000

8760 tim/dr

6000

7000

8000

0

1000

2000

5000

-t6“C -3°C t0°c -t 3° C +- 6°C <-!0°C +I3'C 3-16“C tl9°C uletemp

Figur 6

dygns-vecko-lagring. Dessa solfångare har dock ej medtagits i den kalkyl som
presenteras nedan.

Den från oljebesparingssynpunkt svåraste delen är den del av årsenergibehovet
som i Fig. 6 finns ovanför den rutade ytan. Om Sunclayprojektet
kommer att fungera som beräknat kan en storskalig anläggning av denna typ
förse kommunen med energi motsvarande den vita ytan i Fig. 6. Denna yta
representerar ca 65 000 MWh.

Storleken på den yta som en sådan anläggning erfordrar är ca 300 x 300 m.,
med energin lagrad i den under denna yta befintliga marken.

Topplasten på ca 20 000 MWh måste tillföras genom fossilbränsleeldning i
panncentraler.

De exakta gränserna mellan ytorna i Fig. 6 måste bli föremål för betydligt
mer omfattande utredningar än vad som hittills har utförts.

Följande tabell visar de besparingar och kostnader som i nuläget kan
bedömas gälla för ett genomförande av de ovan beskrivna anläggningarna.

Mot. 1979/80:950

11

Produktionsanläggning	Producerad energimängd MWh/år	Erforderlig energimängd i bränsle MWh/år	Erforderlig kostnad oljepris 1 250 kr./m3 milj. kr./år	Besparad kostnad milj. kr./år	Investe- Pay-offring tid milj. kr. år
I	Individuella oljepannor	128 200	183 100	22.0
II	Fjärrvärmeanläggning					51
	Panncentral	135 000	155 200	18,7		11
	SUMMA	135 000	155 200	18,7	3,3	62 18,8
III	Fjärrvärmeanläggning	_				51
	Hammargårds reningsverk	50 000	23 800	2,9		6
	Panncentral	85 000	97 700	11,7		10
	SUMMA	135 000	121 500	14,6	7,4	67 9,1
IV	Fjärrvärmeanläggning					51
	Hammargårds reningsverk	50 000	23 800	2,9		6
	Sunclayanläggning	65 000	31 000	3,7		30
	Panncentral	20 000	23 000	2,7		8
	SUMMA	135 000	77 800	9,3	12,7	95 7,5

Hemställan

Med hänvisning till vad som anförts i motionen hemställs

att riksdagen beslutar att som sin mening ge regeringen till känna
att den pilotanläggning för minskad energiförbrukning i tätort
som redovisas i motionen skall prioriteras och ges det stöd som
dess betydelse för landets energiförsörjning motiverar.

Stockholm den 24 januari 1980

IVAR FRANZÉN (c)

GOTAB 64392