Produktion og distribution af energi Absorptionspumper øger varmeværkets konkurrenceevne Med tre nye absorptionsvarmepumper er Skagen Varmeværk blevet i stand til at tjene flere penge på sin el-produktion, fordi det nu kan betale sig at producere el ved en lavere spotpris end før. Af Joel Goodstein – Foto Lars Horn S kagen Varmeværk er 100 procent naturgasfyret og har de seneste år igangsat en række initiativer som skal nedbringe forbruget af naturgas. Senest er der idriftsat tre nye absorptionsvarmepumper, som udnytter varmen fra røggassen i fjernvarmeproduktionen. »Før varmepumperne producerede vi 16 MW varme og 14 MW el fra værket. Efter idriftsættelsen af varmepumperne er varmeproduktion øget til 21 MW – med samme indfyrede gasmængde,« fortæller maskinmester Jan Diget, som er daglig leder af Skagen Varmeværk. Absorptionsvarmepumperne gør det muligt at udnytte den ”gratis” varme fra røggassen, som ellers ville blive sendt op af skorstenen. I absorptionsprocessen køles røggastemperaturen yderligere fra 65-68 grader ned til 28-30 grader. Energien fra denne proces udnyttes til at hæve temperaturen i fjernvarmevandet fra 42 grader til 80 grader. De tre absorptionspumper, som vejer tyve ton stykket, er placeret på et ind- FAKTA Skagen Varmeværk 2.450 kunder (målere) Omsætning: 58 millioner kroner Samlet produktion: 85.000 MW Samlet salg: 68.000 MW 10 Maskinmesteren juli 2013 skudt ristedæk i den eksisterende varmecentral. Absorptionspumperne har to energikilder, en højtemperaturkilde og en lavtemperaturkilde. Højtemperatur-energien på 415 grader kommer direkte fra gasmotorens røggassystem, mens lavtemperaturenergien leveres fra en ny lavtemperaturveksler, som sænker røggassen yderligere fra 65-68 grader til 28-30 grader. Grunden til at der kan hentes yderligere energi i røggassen, er varmepumpens lavtemperaturkreds, som producerer kølevand på 22 grader. Dette vand sendes til den nye lavtemperaturveksler, som sikrer, at røggassen køles under røggassens dugpunktstemperatur, og dermed henter man kondenseringsvarme ud af røggassen inden skorstenen. »I absorptionsvarmepumpen benyttes en væskeblanding af demineraliseret vand og lithiumbromid. Internt i absorptionsvarmepumpen arbejder man med vakuum helt ned til 0,04 bar, altså meget tæt på 100 procent vakuum. Ved det meget lave tryk udnytter man de lave kogepunkter for væskerne, og dermed er det muligt at producere det ”kolde” vand på 22 grader til køling af lavtemperaturveksleren,« forklarer Lars Kjeldsen, maskinmester og projektleder hos Averhoff Energi Anlæg, som har leveret absorptionsvarmepumperne til Skagen Varmeværk. Totalvirkningsgrad på 104 procent Absorptionsvarmepumper har en COP på cirka 1,75, mens der med el-drevne varmepumper kunne opnås en COP på 3-5, men denne teknologi er underlagt el-prisen med tilknyttede afgifter, og derfor har Jan Diget, th., og Lars Kjeldsen kan glæde sig over, at absorptionsvarmepumperne er Skagen Varmeværks totale virkningsgrad hævet fra 92 procent til omkring 104 procent målt i forhold til den nedre brandværdi. Produktion og distribution af energi Skagen Varmeværk valgt absorptionsvarmepumpen til at udnytte røggassen. »Selv om el-drevne varmepumper er mere energieffektive, når det gælder om at lave varme fra el, bliver man også afhængig af el-priserne og el-afgifterne. Derfor anbefaler vi kunderne, at de får gennemregnet begge typer varmepumper samt stiller fordele og ulemper op, inden man træffer et endeligt valg. Som anlægget i Skagen er bygget op, er drivenergien ”gratis”, idet man bare udnytter den allerede tilførte energi til gasmotorerne bedre og dermed uden merforbrug og merudgift til naturgas og el-forbrug,« siger Lars Kjeldsen. Tidligere har Averhoff Energi Anlæg leveret en 10kV, 12MW elkedel til Skagen Varmeværk – så varmen kan produceres med el i de perioder, hvor der er en overproduktion af el, og el-prisen er meget lav eller negativ. »Med absorptionsvarmepumperne er vores totale virkningsgrad hævet fra 92 procent til omkring 104 procent målt i forhold til den nedre brandværdi. Før vi fik de nye absorptionsvarmepumper skulle el-prisen ligge omkring 350 kroner per MW, før det kunne betale sig for os at producere el. Nu kan vi tjene penge allerede ved 250 kroner per MW, og det giver os en bedre indtjening på el-salget, og dermed henter vi også noget af tilbagebetalingen på absorptionspumperne,« siger Jan Diget. » Maskinmesteren juli 2013 11 xxxxx Med absorptionsvarmepumperne kan Skagen Varmeværk udnytte den ”gratis” varme fra røggassen, som ellers ville blive sendt op af skorstenen. » FAKTA CO2-regnskab på Skagen Varmeværk For hver m³ naturgas der bruges, udledes 2,25 kg CO2. Hver motor producerede før 5,5 MWh varme for hver driftstime med et forbrug på 1.038 m³ gas i timen. Motorerne producerer nu 7,0 MWh varme for hver driftstime med det samme gasforbrug. Med en produktion på 45.000 MWh varme per år ville værket skulle køre med tre motorer, der skal køre 45.000 : (3 x 5,5) = 2.727 timer. De samme 45.000 MWh, men nu med højere varmeeffekt 45.000 : (3 x 7) = 2.143 timer. Der spares altså 2.727-2.143 = 584 timer/år (hvilket giver en levetidsforlængelse på motorerne). Der udledes 2,25 kg CO2/m³ gas. Før 2,25/1.000 x 1.038 x 3 x 2.727 timer = 19.107 tons CO2/år. Nu 2,25/1.000 x 1.038 x 3 x 2.143 timer = 15.015 ton CO2/år. Knap 4.100 ton CO2 besparelse per år under ovenstående forudsætninger. CO2-regnskaber afhænger også af vejr og vind, eksterne leverancer og elpriser. 12 Maskinmesteren juli 2013 Stor reduktion af naturgas Skagen Varmeværk har en målsætning om at nedbringe forbruget af naturgas mest muligt, og siden 2007 er det lykkedes at reducere forbruget med 40–50 procent. Det er sket ved at øge andelen af energi fra eksterne leverandører, nemlig den lokale fiskeindustri og affaldsforbrænding, som til sammen leverer knap 50.000 MWh årligt – ud af værkets samlede produktion på 85.000 MWh. Hertil kommer muligheden for at producere varme på el ved elkedlen, når el-prisen er gunstig, og endelig har man nu med de nye absorptionsvarmepumper øget effektiviteten i varmeproduktion fra værkets gaskedler. »Varmepumperne er i drift hele vinterhalvåret. Om sommeren kan vi køre uden om absorptionspumperne, fordi det normalt ikke kan betale sig at bruge pumperne i hyppige og korte start-stop-produktioner, som der forekommer i det manuelle regulerkraftmarked,« fortæller Jan Diget. Produktion og distribution af energi Udover besparelser til naturgas handler investeringen i absorptionsvarmepumper om nedbringelse af CO2-udledning og om levetidsforlængelse af værket. CO2-udledningen fra værket er reduceret med knap 4.100 ton årligt (se faktaboks). »Investeringen i de nye varmepumper er 20 millioner kroner, og vi forventer en tilbagebetalingstid på omkring fem år, heri er indregnet både sparet naturgas og et øget el-salg. Derudover kan man med en bedre energiudnyttelse spare driftstimer på kedlerne og dermed levetidsforlænge værket,« siger Jan Diget. Senest i 2035 skal fjernvarmen i Danmark være uafhængig af fossile brændsler, og udfordringen for Skagen Varmeværk, der blev opført i 1998, er om man kan køre videre med det nuværende naturgasdrevne anlæg indtil da. »Med omkring 2.000 driftstimer årligt er vores forventning, at kedlerne kan holde helt frem til, at vi skifter til andre typer, vedvarende brændsel, og gaskedlerne alligevel kun er gammelt jern,« siger Jan Diget. FAKTA Hvad er en absorptionsvarmepumpe? En absorptionsvarmepumpe drives af både en højtemperatur- og en lavtemperatur-drivenergi. Det betyder, at den har et meget lavt el-forbrug (til pumper og styring) – og derfor er uafhængig af el-spotprisen. Højtemperatur-drivenergien kan være røggasser, hedtvand, damp eller fjernvarmevand, mens lavtemperaturenergien kan hentes fra for eksempel en lavtemperaturveksler eller en anden lavtemperaturkilde, for eksempel proces-spildvarme. Absorptionsvarmepumper producerer en mellemtemperatur varmeenergi, der kan anvendes til for eksempel fjernvarme. Absorptionsvarmepumpen kan anvendes til ekstra røggaskøling på et kraftvarmeværk, hvor den udnytter varmeenergien i røggassen fra gasmotorer, biokedler eller gaskedler. Herved reduceres røggastemperaturen betydeligt, og den ekstra energi, der opnås fra lavtemperaturdelen, kan indgå i varmeproduktionen via mellemtemperaturdelen i varmepumpen. Både den energi, der anvendes som drivmiddel, og den energi, som varme pumpen modtager fra den ekstra røggaskøling, bliver ført tilbage til fjernvarmevandet. Dette giver en Coefficient Of Performance eller COP på cirka 1,75 – svarende til hvor meget energi varmepumpen producerer i mellemtemperaturkredsen i forhold til den mængde energi, der tilføres varmepumpen på den varme kreds. Til sammenligning har en el-drevet varmepumpe en COP på 3-5 alt efter forholdene, den kører under. Beskrivelse af varmepumpen hos Skagen Varmeværk: Steam inlet/outlet = Røggas efter gasmotoren Cooling Water inlet/outlet = Fjernvarmesystem/Mellemkredsen Jan Diget: »Investeringen i de nye varmepumper er 20 millioner kroner, og vi forventer en tilbagebetalingstid på omkring fem år, heri er indregnet både sparet naturgas og et øget el-salg.« Chilled Water inlet/outlet = LT2-kredsen Kilde: Averhoff Energi Anlæg Maskinmesteren juli 2013 13