Bygninger og Smart Grid Fjernvarme med fokus på vandvarmere samt varmtvandsog direkte fjernvarmetilsluttede hårde hvidevarer Christian Holm Christiansen, Teknologisk Institut, [email protected] Indhold  Introduktion til fjernvarmen i forhold til ‘smart grid’ og bygninger  Forskellige elementer med potentiale:  Vandvarmere  Varme- og ventilationsanlæg  Varmtvands- og vekslertilsluttede hårde hvidevarer  ”Grøn gas”  Sammenfatning Fremtidens energiforsyning Smart grid  Smart energy Varmepumper Fjernvarme Gas PV PV PV EV EV EV VP Husstande: ca. 30.000 ca. 1,6 millioner ca. 390.000 (2012) Smart energy og bygninger Forsyningsselskaber & andre markedsaktører Smart meters Services Kunde/ bruger Home automation Samspil Bygningsinstallationer & apparater Bygningens varme- eller kølebehov Varmeafgivelse/Kuldeafgivelse Distribution Akkumulering Fjernvarmeunit/Fjernkøleunit Distribution Akkumulering Produktion af varme, kulde (og el). Supplering med vedvarende energikilder Brændsel/El Fjernvarme (og –køling) Fjernvarmesystem Bygning Fjernvarmeproduktion (det kan vi allerede :-) Fjernvarmeunits Lavtemperaturvandvarmere Design loads: 50C 3 kW 45C 25C 10C 50C 32.3 kW 45C 25C 10C Fjernvarmeunits – Længere ned i fremløbstemperatur      Elpatron <> varmepumpe Eksempel: ‘micro booster’ varmepumpe, COP > 5, eloptag < 150 W Fremløbstemperatur: 40 C Mest relevant ved store forbrug Relativ dyr teknologi endnu Kilde: Grontmij, Danfoss, DTU m.fl. Fjernvarme – Varme- og ventilationsanlæg  Akkumulering i bygninger  Rumtermostater med kommunikation, så rumsætpunkt kan ændres fra distancen  Energibesparelser >< Komfort >< Differentierede priser  Periodesænkning >< kapacitet ><smart grid  Behovstyret ventilation >< smart grid Kilde: Telefunken Smart Building Kilde: Danfoss Elforbrug, husholdninger ca. 1300 GWh i alt i Danmark Apparater - EnergyFlexHouse Onsdag d. 13. januar 300 250 Kogeplade 200 Ovn Wh Emhætte Lys 150 Apparater Vask+Tørretumbler 100 Solceller Opvaskemaskine solvarmekreds 50 Ventilation 0 00:00 23:00 22:00 21:00 20:00 19:00 18:00 17:00 16:00 15:00 14:00 13:00 12:00 11:00 10:00 09:00 08:00 07:00 06:00 05:00 04:00 03:00 02:00 01:00 00:00 Fjernvarme - ”Våde” apparater  Manuel udskudt start eller intelligent udskudt start  Erstatning af el med varme: varmt vand eller indbygget varmeveksler • Normal brug: OM 00:01 VM 12:00 24:00 12:00 24:00 • Udskudt start: OM VM 00:01 • Varmtvandstilsluttede maskiner: VV 00:01 VV = Vandvarmer OM 12:00 OM = Opvaskemaskine VM 24:00 VM = Vaskemaskine Varmtvandstilsluttede maskiner  Varmt vand: 55C  Vask: 60C  Ved 40C vask kan hele effekttoppen til elopvarmning af vandet barberes væk Varmtvandstilsluttet vaskemaskine - måleresultater Varmtvandstemperatur, 55C Program 40 60 90 Koldtvandstilslutning Minutter 151 167 196 kWh 0,74 1,11 2,04 Minutter 136 143 170 kWh 0,19 0,42 1,26 15 24 26 0,55 0,69 0,78 Varmtvandstilslutning Tidsbesparelse pr. vask Minutter Elbesparelse pr. vask kWh Elbesparelse pr. vask % 74 62 38 Varmtvandstemperatur, 45C Program 40 60 90 Koldtvandstilslutning Minutter 151 167 196 kWh 0,74 1,11 2,04 Minutter 138 150 187 kWh 0,23 0,48 1,55 14 17 9 0,51 0,64 0,49 69 57 24 Varmtvandstilslutning Tidsbesparelse pr. vask Minutter Elbesparelse pr. vask kWh Elbesparelse pr. vask % Varmtvandstilsluttede maskiner – Eksempel - Fællesvaskeri   8 vaskemaskiner, blødtvandsanlæg, baseret på mindst 60C varmt vand 1200 liter elektrisk beholdervandvarmer (kunne også være på fjernvarme) 2 kr/kWh Høj pris fra kl. 05 til kl. 22 1 kr/kWh 70C 95C 60C Fjernvarme – maskiner med indbygget veksler  Vaskemaskiner, tørretumblere og opvaskemaskiner med indbygget veksler  Backup-el i maskinerne Kilde: ASKO Tørretumbler Vaskemaskine Fjernvarme – maskiner med indbygget veksler  Elbesparelse afhængig af fremløbstemperaturen Funktion Model Kapacitet Opvaskemaskine Vaskemaskine Tørretumbler D5654 XL W6884 T784 14 kuverter 8 kg 7 kg Elforbrug, standard* kWh 1,04 1,2 3,51 Elforbrug, HWC** kWh 0,16 0,2 0,4 Elbesparelse 80C frem % 85 85 89  Besparelseseksempel med 55C fremløbstemperatur Elpris kWh 2 Fjernvarmepris kWh 0,614 HWC 55 Elbesparelse Opvaskemaskine Vaskemaskine % Hus Tørretumbler I alt 53 50 83 - 215 288 - - El, uden varmetilslutning kWh 283 293 365 941 El, med varmetilslutning kWh 133 147 62 342 Varme kWh 165 161 364 690 El, uden varmetilslutning kr. 566 586 730 1882 El, med varmetilslutning kr. 266 293 124 683 Fjernvarme kr. 101 99 223 423 Besparelse kr. 199 194 383 775 Elbesparelse 55C frem % 53 50 83 Gas og Smart energy ‘Grøn gas’ Kilde: Fluxys, Energinet.dk & Gasunie Gas og varmeanlæg i bygninger  Mikrokraftvarme  Hybridsystem – Samlet løsning med kedel og elektrisk varmepumpe  Energipris kan bestemme, hvad der skal levere varmen  Kedler er billig spidslast- og backupkapacitet (især for store anlæg) Introduktion sker lige nu i Tyskland, senere kommer England og Holland Kilde: Bosch Thermotechnology Gas og apparater  Gasfyrede apparater, der reducerer elforbruget/belastningen:  tørretumblere  kogeblus  ovne  Kommer hybriderne, der kan drives af både gas og el? Sammenfatning       ‘Smart grid’ er kun en del af løsningen – ‘Smart energy’ dækker det hele Spændende udfordring i at optimere og implementere løsninger, der går på tværs af forskellige brugere og forsyningsselskabers behov samt Home Automation, der spiller sammen med bygningens øvrige installationer og apparater Rammevilkår mangler Fjernvarmen spiller allerede en stor rolle i elsystemet, men det kan udbygges til også at omfatte tiltag hos kunderne/brugerne  Akkumulering/afladning af bygningers varmekapacitet  Optimal varmtvandsproduktion til en given kunde  Varmtvands- og varmevekslertilsluttede tørretumblere, vaske- og opvaskemaskiner. Rapport: www.danskfjernvarme.dk Varmtvands- og vekslermaskinerne også sammen med varmepumper pga. af effektfaktor (erstatter direkte el i maskinerne). ‘Grøn gas’ kommer også til at spille en rolle