fulltext - DiVA Portal
Fakulteten för hälsa, natur- och teknikvetenskap Miljö- och energisystem Annica Sterner Konvertering från direktverkande el i kommersiella lokaler Ekonomisk och hållbar utveckling Conversion from direct electricity heating in commercial premises Economic and sustainable development Examensarbete 22,5 hp Högskoleingenjörsprogrammet i energi- och miljöteknik Juni 2015 Handledare: Jens Beiron Examinator: Lena Stawreberg Karlstads universitet 651 88 Karlstad Tfn 054-700 10 00 Fax 054-700 14 60 [email protected] www.kau.se Sammanfattning Byggnader i världen står för 40 % av den totala energianvändningen. Klimatförändringar får allt större betydelse, men få är villiga att dra ner på sin levnadsstandard eller få högre kostnader för förändringarna. Genom att energieffektivisera det befintliga fastighetsbeståndet ges de största vinsterna ekonomiskt och miljömässigt. Fastighetsbolaget Klövern AB förvaltar 46 fastigheter i Karlstad Kommun. Uppvärmning är den största utgiften av de totala driftskostnaderna för fastigheter. Stigande energipriser ökar behovet för Klövern AB att energieffektivisera och utreda alternativa värmekällor. Rapportens syfte är att undersöka alternativa värmekällor för Hammaren 21, en av Klöverns fastigheter som idag har direktverkande el. Ett nytt system utreds ur en ekonomisk och hållbarhetsmässig aspekt. Målet är att kunna presentera ett resultat som kan användas som beslutsunderlag hos Klövern AB. Den ekonomiska analysen sker genom att beräkna totalkostnaden över 20 år med en LCC (LifeCycleCost) i nuvärde, vilket innebär att summan räkas om till dagens penningvärde. Denna beräkning utförs med tre möjliga scenarier, där kalkylränta, inflation och prisökning på energi varieras utifrån ett normalfall, som anses som det mest troliga, samt låg- och hög prisutveckling. Hållbarhetsaspekten analyserar koldioxidpåverkan samt resursåtgång med avseende på MWh bränsle. Fastigheternas totala energibehov för värme är 228 000 kWh/år vilket motsvarar 117 kWh/m2. Kostnaden för uppvärmning och tappvarmvatten är 204 000 kr/ år. Fjärrvärme har en lägre investeringskostnad och en högre årskostnad jämfört med bergvärme, där det omvända gäller. Det mest ekonomiskt lönsamma valet är att installera bergvärme, med en värmepump per fastighet. Detta ger en årlig besparing på 75 % av driftskostnaderna, och total kostnadsbesparing under 20 år mellan 800 000 och 2 700 000 kr. Bergvärmen kan även utnyttjas till att kyla lokalerna. Installation av fjärrvärme ger en årlig besparing av driftkostnaderna på 39 % och en total kostnadsbesparing över 20 år mellan 780 000 kr och 1 830 000 kr. Pay-off för fjärrvärme är 4 år och för bergvärme 7 år. Fjärrvärme är bästa valet ur en hållbarhetsaspekt. Fjärrvärme ger ett minskat koldioxidutsläpp på 203 ton CO2/år och en minskad resursåtgång på 481 MWh bränsle. Motsvarande siffror för bergvärme är 173 ton CO2/år respektive 421 MWh bränsle. Abstract Buildings worldwide account for 40 % of the total energy use. Climate change is of increasing importance, but few are willing to reduce their standard of living or get a higher cost for the change. Energy efficiency of existing buildings gives the greatest benefit economically and environmentally. The real estate company Klövern AB manages 46 properties in Karlstad. Heating is the major cost of the total operating costs of real estate. Rising energy prices increase the need for Klövern AB to improve energy efficiency and to investigate alternative sources of heat. The report's purpose is to explore alternative sources of heat for Hammaren 21, one of Klövern's properties that currently have direct electricity. A new system is investigated from an economic and sustainability aspect. The goal is to present a result that can be used as a basis for future investments to Klövern AB. The economic analysis is done by calculating the total cost over 20 years with an LCC (Life Cycle Cost) in present value. This calculation is done by using three possible scenarios, where the discount rate, inflation and price rise of energy are varied from a normal case, which is considered as the most likely, and a low and a high price trend. Sustainability analyzes the carbon impact and resource consumption with resect of MWh fuel. The total energy demand for heating the properties is 231 000 kWh / year, which corresponds to 119 kWh / m2. The cost of heating and hot water is 206 000 SEK / year. District heating has a lower investment cost and a higher annual cost compared with geothermal heating, which has reversed costs. The most economical option is to install geothermal heating, with one heat pump per property. It provides an annual saving of 76% of operating costs, and total savings during 20 years from 1 000 000 SEK to 2 920 000 SEK. Geothermal heating can also be used to cool the premises. Installation of district heating gives annual savings of 39% of operating costs and total cost savings over 20 years from 780 000 SEK to 1 830 000 SEK. Pay-off for district heating is 4 years and for geothermal 7 years. District heating is the best choice from a sustainability aspect. District heating gives reduced carbon emissions of 203 tons of CO2 / year and a reduction in resource consumption by 481 MWh of fuel. The corresponding figures for geothermal heating are 173 tons of CO2 / year and 421 MWh of fuel. Förord Examensarbetet är utfört vid Institutionen för Ingenjörs- och Kemivetenskaper vid Karlstad Universitet och är ett avslutande moment i Högskoleingenjörsutbildningen Energi- och Miljöteknik. och är ett avslutande moment i Högskoleingenjörsutbildningen Energi- och Miljöteknik. Examensarbetet har redovistats muntligt för en i ämnet insatt publik. Arbetet har därefter diskuterats vid ett särskilt seminarium. Författaren av detta arbete har vid seminariet deltagit aktivt som opponent till ett annat examensarbete. Examensarbetet är genomfört i samarbete med handledare Jens Beiron och Klövern AB åt Klövern AB i Karlstad. Jag vill ge ett stort tack till Håkan Szasz, Mikael Larsson och Ingela Sundqvist på Klövern AB för möjligheten att skriva mitt examensarbete för företaget. Handledare Mikael Larsson och teknisk administratör Ingela, har varit till stor hjälp under processen. Tack för er hjälp med besök och rundvandring i fastigheterna, förklaringar om nuvarande system, hjälp med ritningar, underlag, insamlande av information och svar på mina tusen frågor. Ett mycket varmt tack vill jag även rikta till Anders Rågård, ägare av Rågård Rör och Teknik AB. Dina kunskaper om installation och våra samtal om systemlösningar har gett mig mycket information och nya funderingar. Tack för snabba svar, prisuppgifter och att du tålmodigt lyssnat på mina funderingar och frågor. Tack vill jag även ge min härliga familj, och extra mycket till Roger L för genomläsning, utvecklande frågor och korrigeringar. Sist men inte minst vill jag rikta ett stort tack till min handledare på Karlstad Universitet, Jens Beiron. Jag uppskattar verkligen den tid du gett, respons på projektet, rådgivning vid handledning och hjälp när frågor dykt upp. Innehåll Inledning.................................................................................................................................................. 1 Energiförbrukning i bostäder och lokaler ............................................................................................ 1 Klövern ................................................................................................................................................ 2 Hammaren 21 .................................................................................................................................. 2 Värmesystem ....................................................................................................................................... 3 Direktverkande el ............................................................................................................................ 3 Fjärrvärme ...................................................................................................................................... 4 Bergvärme ....................................................................................................................................... 4 Miljöeffekter och energipris ................................................................................................................ 5 Energimarknad, Norden .................................................................................................................. 5 Koldioxid och resursåtgång ............................................................................................................ 6 Syfte .................................................................................................................................................... 7 Mål ...................................................................................................................................................... 7 Metod ...................................................................................................................................................... 7 Energi- och effektbehov i fastigheten ................................................................................................. 7 Utredning elabonnemang och användning ..................................................................................... 8 Intern värmealstring ........................................................................................................................ 9 Kyla ................................................................................................................................................. 9 Tappvarmvatten ............................................................................................................................... 9 Dimensionering ............................................................................................................................. 10 System för tappvarmvatten ................................................................................................................ 11 Konvertering till vattenburet värmesystem ....................................................................................... 11 Kulvert............................................................................................................................................... 11 Fjärrvärme ......................................................................................................................................... 12 Bergvärme ......................................................................................................................................... 12 Driftskostnader idag, elpanna ............................................................................................................ 14 Ekonomisk analys ............................................................................................................................. 15 Elprisets utveckling från 1997-2014 ............................................................................................. 15 Fjärrvärmeprisets utveckling från 1997-2013 .............................................................................. 15 Livscykelkostnad............................................................................................................................ 16 Känslighetsanalys.......................................................................................................................... 17 Hållbarhet, Miljöeffekter ................................................................................................................... 18 Koldioxid ....................................................................................................................................... 18 Bränsle .......................................................................................................................................... 19 Resultat .................................................................................................................................................. 20 Energianvändning.............................................................................................................................. 20 Intern värmealstring ...................................................................................................................... 20 Verksamhetsel................................................................................................................................ 20 Kostnad per kWh ........................................................................................................................... 20 Kylbehov ........................................................................................................................................ 20 Tappvarmvatten ............................................................................................................................. 20 Energi – och effektbehov värme .................................................................................................... 20 Investeringar vid byte av värme- och kylsystem ............................................................................... 21 Konvertering.................................................................................................................................. 21 Tappvarmvatten ............................................................................................................................. 21 Borrhål .......................................................................................................................................... 21 Kulvert ........................................................................................................................................... 21 Fortsatt drift elpanna och elradiatorer ............................................................................................... 21 Bergvärme ......................................................................................................................................... 22 Fjärrvärme ......................................................................................................................................... 22 Alternativ 1. En värmepump till tre hus ........................................................................................ 23 Alternativ 2. En värmepump placerad i varje fastighet................................................................. 24 Alternativ 3. En fjärrvärmecentral ................................................................................................ 25 Alternativ 4. En fjärrvärmecentral placerad i varje hus ............................................................... 26 Sammanställning ............................................................................................................................... 27 Miljöpåverkan ................................................................................................................................... 27 Koldioxidutsläpp ........................................................................................................................... 27 Bränsleåtgång ............................................................................................................................... 27 Diskussion ............................................................................................................................................. 28 Bergvärme ..................................................................................................................................... 29 Fjärrvärme .................................................................................................................................... 29 Slutsats .................................................................................................................................................. 29 Rekommendationer om fortsatt arbete .............................................................................................. 30 Referenser ............................................................................................................................................. 31 Tabell- och figurförteckning Tabell 1. Beskrivning elabonnemang och användning .............................................................. 8 Tabell 2. Energiförbrukning datorer .......................................................................................... 9 Tabell 3. Antal datorer, typ och användning. ............................................................................. 9 Tabell 4. Investeringskostnader varmvattenberedare. .............................................................. 11 Tabell 5. Fjärrvärmepriser 2015 ............................................................................................... 12 Tabell 6. Anslutningskostnad Fjärrvärme ................................................................................ 12 Tabell 7. Priser bergsborrning .................................................................................................. 13 Tabell 8. Priser för olika effekter och leverantörer av bergvärmepumpar. .............................. 14 Tabell 9. Investeringskostnad frikyla ....................................................................................... 14 Tabell 10. Energipriser företag 2015........................................................................................ 14 Tabell 11. Känslighetsanalys LCC ........................................................................................... 17 Tabell 12. Innehåll i respektive ekonomisk analys .................................................................. 18 Tabell 13. Emissionsfaktor kg CO2/kWh ............................................................................... 18 Tabell 14. Verkningsgrader el- och värmeproduktion ............................................................. 19 Tabell 15. Investeringskostnader konvertering ........................................................................ 21 Tabell 16. Kostnader för borrhål ............................................................................................. 21 Tabell 17. Investeringskostnad för kulvert ............................................................................... 21 Tabell 18. Sammaställning investeringskostnader Bergvärme alternativ 1-2. ........................ 22 Tabell 19. Sammaställning investeringskostnader Fjärrvärme alternativ 3-4 ......................... 22 Figur 1. Schematisk bild över Klövern AB ................................................................................ 2 Figur 2. Foto över Hammaren 21, Gjuterigatan 27-29 Karlstad ............................................... 3 Figur 3. Skiss över fjärrvärmesystem ......................................................................................... 4 Figur 4. Skiss över bergvärmesystem. ....................................................................................... 5 Figur 5. Schematisk bild över utbudet av elproduktion i Norden ............................................. 6 Figur 6. Alternativ för konvertering till nytt system .................................................................. 7 Figur 7. Elabonnemang och användning, Hammaren 21 ........................................................... 8 Figur 8. Flygfoto över Hammaren 21, samt avstånd mellan hus ............................................. 12 Figur 9. Energibrunnar i området kring Hammaren 21 . ......................................................... 13 Figur 10. Statistik elpris för industrikunder ............................................................................ 15 Figur 11. Statistik fjärrvärmepris ............................................................................................ 16 Figur 12. Effektbehov total och per fastighet, effektbehov kyla delar av hus ......................... 20 Figur 13. Kostnader per år nuvarande system .......................................................................... 22 Figur 14. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 1 ........................................................... 23 Figur 15. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 2 ........................................................... 24 Figur 16. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 3 ........................................................... 25 Figur 17. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 4 ........................................................... 26 Figur 18. Nuvärde beroende av livslängd, Jämförelse mellan system ..................................... 27 Figur 19. Utsläpp av CO2 (ton/år) per värmekälla ................................................................... 27 Figur 20. Resursåtgång bränsle (MWh/år) per värmekälla ...................................................... 28 Inledning Klimatförändringar får allt större betydelse, och de flesta av oss inser att vi måste hushålla bättre med jordens resurser för att få ett hållbart samhälle. Få är dock villiga att dra ner på sin levnadsstandard eller få högre kostnader på grund av förändringarna. Vi lever i ett samhälle som är beroende av energi. Till bostäder och lokaler behövs energi för att värma eller kyla byggnaderna, till belysning samt apparater (Statens Energimyndighet 2013) . Världens byggnader förbrukar 32 % av jordens resurser och står för 40 % av den totala energianvändningen. Städer växer kontinuerligt, framför allt i de outvecklade delarna av världen. Dessa städer behöver förutom bostäder, flera byggnader för många olika funktioner, vilket gör byggnader till en viktig del i ett globalt energiperspektiv. För att minska påverkan på miljö och den påföljande effekten av global uppvärmning och klimatförändringar måste fastighetsbeståndet utvecklas (Bondareva 2005) . Energiförbrukning i bostäder och lokaler 2013 var den slutliga energianvändningen i Sverige 373 TWh. Bostads- och servicesektorn följt av industrisektorn är de sektorer som använder mest energi. Kontors-, affärs- och offentliga lokaler står för ungefär 25 procent av Sveriges totala energianvändning för uppvärmning och varmvatten (Statens Energimyndighet 2013) . När nya hus byggs kan upp till 75 % av den normala energiförbrukningen minskas, genom att påverka egenskaperna i husens klimatskal och husägarnas val av värme- och ventilationssystem (Blok et al. 2007) . Byggnationen kan även styras i riktning mot minskat energibehov genom att lämpliga styrmedel sätts in, men eftersom nyproduktionen av bostäder är ytterst liten jämfört med det befintliga bostadsbeståndet, blir påverkan av nybyggda bostäder liten på kort sikt (Elmberg et al. 1996) . I Sverige är det totala fastighetsbeståndet 3,2 miljoner fastigheter, nybyggnation är endast cirka 13 000 fastigheter per år (Lantmäteriet) . En byggnad förbrukar mest energi under sin brukstid, d.v.s. under den tid byggnaden kan användas. Byggnaders värmesystem utformas oftast efter hur energimarknaden ser ut när de byggs. Det medför att det ur energi- och miljösynpunkt finns många vinster med att effektivisera energianvändningen i det befintliga fastighetsbeståndet, då detta inte är anpassat till dagens höga energipriser (Elmberg et al. 1996) . Genom dessa förändringar ges även den största minskningen av koldioxid i atmosfären (Blok et al. 2007) . Den genomsnittliga energianvändningen i kWh per m2 påverkas av lokalernas byggår. Lokaler byggda mellan 1980 och 2000 förbrukar årligen i snitt ca 115 kWh/m2(Statens Energimyndighet 2014b) För en fastighetsägare innebär detta att energiförbrukningen är en viktig fråga då det finns ekonomiska skäl att minska denna kostnad. För kommersiella fastigetsägare finns det även en marknadsföringsfördel att av ekonomiska samt miljömässiga skäl försöka minska energi-användningen. Kostnader för uppvärmning är den största kostnaden för en fastighetsägare, och genom att minska energiförbrukningen ges en marknadsföringsfördel, då fastigheten är mindre känslig för energiprishöjningar, vilket gör det möjligt att hålla en attraktiv hyresnivå. För att minska energikostnaderna finns olika alternativ, och ett sätt är att se över och eventuellt byta värmesystem och/eller energikälla (Elmberg et al. 1996) . För att en kommersiell fastighetsägare ska investera krävs någon form av avkastning. Denna kan till exempel bestå av en årlig vinst, en förväntan om en värdestegring och/eller en ökad vinst vid försäljning (Alvebro & Sääf 2011) . Genom att energieffektivisera en byggnad ges god försäkran mot ökande energipriser i framtiden. Det 1 ger även möjligheter att få ett högre marknadsvärde, då driftkostnaderna blir lägre (Fastighetsägarna ). Den här studien handlar om företaget Klöverns fastigheter på Hammaren 21. Fastighetsägaren överväger vilka effektiviseringsåtgärder som är lämpliga för dessa fastigheter, och inriktar sig på en eventuell konvertering av värmesystemet. Alternativen för uppvärmning av dessa fastigheter som ska utredas i rapporten är fjärr- och bergvärme. Klövern Klövern är ett fastighetsbolag med inriktningen kommersiella lokaler i tillväxtregioner. Sista kvartalet 2014 ägde Klövern 408 fastighter med en total uthyrningsbar yta på 2 792 tusen m2 och värdet 30,2 mdkr. I Karlstad förvaltar Klövern idag 46 fastigheter. Bolaget är organiserat med huvudkontor i Stockholm, servicekontor i Nyköping samt affärsenheter i prioriterade städer. Figur 1 visar en schematisk bild över Klövern AB. Figur 1. Schematisk bild över Klövern AB Klöverns vision är att skapa miljöer för framtidens företagande och deras motto är att var dag underlätta kundens vardag och erbjuda miljöanpassade lokaler, som utvecklas och förvaltas med minsta möjliga resursåtgång och miljöpåverkan. Fastighetsbeståndet förbrukar stora mängder energi och energieffektivisering är den viktigaste parametern i miljöarbetet. Klövern har som mål att minska värmeförbrukningen i sina fastigheter med 12 procent från 2013 till och med 2015. Hammaren 21 Hammaren 21 består av tre byggnader på Gjuterigatan 27-29, byggår 1990, se figur 2. Den totala arean för fastigheterna är 1 946 m2. Samtliga byggnader använder idag direktel för uppvärmning. Fastigheterna benämns som A, B och C. Hammaren 21 har idag fyra hyresgäster, benämnda som företag 1,2,3 och 4. 2 Figur 2. Foto över Hammaren 21, Gjuterigatan 27-29 Karlstad Fastighet A Fastighet A är totalt 1 071 m2. Idag finns två hyresgäster, företag 1 och 2. Företag 1 hyr 774 m2 och är ett företag som har en stor intern värmealstring samt ett kylbehov året om. Idag finns ett ventilationssystem med värmeåtervinning samt ett vattenburet värmesystem som får sin värme från en elpanna. Kyla fås från uteluft oktober till april och från en kylmaskin under maj till september. Företag 2 förfogar över 297m2 och har inte kunnat besökas. Enligt ritningar finns i dag ett vattenburet värmesystem och ett ventilationssystem med värmeåtervinning. Fastighet B Fastighet B är på 525 m2, och är i dagsläget ej uthyrd. Värmesystemet består av 6 elradiatorer samt 8 elvärmepaneler i tak. Där finns ett ventilationssystem med återvinning. Lokalen har flera stora portar och en öppen planlösning. Fastighet C Fastighet C har två företag som hyresgäster och är på totalt 350 m2. Företag 3 hyr 280 m2. Värmesystemet består av 8 elradiatorer samt 4 elvärmepaneler i tak. En bilhall med stora portar finns. Ventilationssystemet har värmeåtervinning. Företag 4 hyr 70 m2 och har inte kunnat besökas. Antagande görs att lokalen har 2 eltakpaneler samt 4 elradiatorer. Värmesystem Direktverkande el Direktverkande el är vanligt i hus och lokaler byggda under 70- och 80- talen. Direktverkande el valdes ofta då installationen är lätt och investeringskostnaderna låga. Med dagens höga energipriser ger direktverkande el höga driftkostnader och det finns begränsande möjligheter att minska dessa. Idag har Hammaren 21 en elpanna i fastighet A med vattenburen värme samt direktverkande elradiatorer i fastigheterna B och C. Varmvatten fås från varmvattenberedare i varje hus. För 3 att kunna ersätta hela värmebehovet med ett annat energislag, som fjärr- eller bergvärme, krävs en installation av ett vattenburet värmesystem i fastighet B och C. Fjärrvärme Fjärrvärme är det idag vanligaste sättet att värma lokaler, vilket skiljer dessa från småhus, där el fortfarande är vanligast (45 %). (Statens Energimyndighet 2014b; Statens Energimyndighet 2014a) Fjärrvärmesystemet får sin värme från vatten som blivit uppvärmt i ett värme- eller värmekraftverk. I ett värmeverk produceras endast värme och i ett kraftvärmeverk produceras el samtidigt som värme. Kraftvärme är ett mycket effektivt sätt att utnyttja bränsle. Efter det att kraftvärmeverket redan utvunnit mellan 90 och 93 procent av bränslets energiinnehåll kan ytterligare 10 till 35 procents värmeenergi tas ut genom att låta kyla rökgaserna med retur vattnet från fjärrvärmeverket, och på det sättet få ut kondesationsvärmen. Där är då möjligt att få ut en verkningsgrad på över 100 %. I Karlstad finns ett kraftvärmeverk (Hedenverket), där värme och el fås från biobränsle, rester från skogsavverkning, sopor samt spillvärme från ett närliggande pappersbruk. För en fastighetsägare är fördelarna att en fjärrvärmecentral är relativt kompakt, den reglerar temperaturer på varmvattnet samt levererar värme till värmesystemet automatiskt. Systemet är driftsäkert och klarar köldknäppar bra. I Karlstad ingår all service samt byten och reparationer av fjärrvärmecentralen i priset, då centralen ägs av Karlstad Energi AB (Karlstad Energi 2014) . Installationskostnaderna för fjärrvärme är låga, jämfört med bergvärme. En nackdel med fjärrvärme är att det inte finns några möjligheter att välja leverantör i framtiden och att prisökningar då inte kan påverkas till exempel genom byte av leverantör. Fjärrvärmecentralen i byggnaden kräver el för att fungera, och påverkas därför av ett elavbrott. Figur 3 visar en skiss över ett fjärrvärmesystem. Värme- eller kraftvärmeverk Figur 3. Skiss över fjärrvärmesystem (Södertörns fjärrvärme 2015) Bergvärme Bergvärme utnyttjar solenergi som lagrats i berggrund och grundvatten. Ett eller flera hål borras 50-250 meter ner i berget. Om det finns flera borrhål tätt intill varandra kan det inträffa att värmen från markytan inte räcker för att ”återladda” borrhålet. För en fastighetsägare med stort energibehov måste det därför finnas gott om utrymme runt fastigheten att borra på. Borrhålen bör inte ligga närmare än 20- 30 meter från varandra för att den termiska energin i 4 berget inte ska bli för låg. Idealet är om byggnaden har ett kylbehov sommartid, då kyla kan tas från berget och värme återförs till berggrunden. Denna återföring av värme gör att borrhålet laddas inför vintern (Acuna et al. 2013) . Årsvärmefaktor, SCOP (Seasonal Coefficient of Performance), visar hur många kWh värme som går ut från 1 kWh förbrukad el i värmepumpen. Energimyndigheten testade 2012 bergvärmepumpar och testet visade att årsvärmefaktorn på de märken som tagits med i rapporten låg mellan 4 och 5 (Statens Energimyndighet 2015) . Folksam har fört statistik över värmepumpsskador från 1999 och fram till idag. Statistiken visar att det uppskattningsvis handlar om 250 -300 miljoner kronor för fastighetsägare i rena självrisker och avskrivningar då många värmepumpar kräver reparationer efter bara några år. Anledningen tros vara att värmepumparna utrustas med billiga komponenter framför kvalitet (Folksam 2015) . För en fastighetsägare är byggnadens geografiska placering en viktig faktor, då den påverkar avståndet mellan marknivå och berggrund. Om detta avstånd är stort kommer kostnaden för borrning att bli högre, eftersom mer borrning krävs. Jämfört med direktverkande el har bergvärme en låg driftkostnad vilket gör att inverkan av energiprishöjningar dämpas. Systemet är driftssäkert och kan även användas till att kyla lokalerna. När detta görs fås en bättre effekt på vintern, eftersom berget återladdats med mer värme än vad som genereras naturligt. Installationen är dyr jämfört med andra alternativ, men den största kostnaden är borrningen i berget. Borrhål och kollektorslang har en mycket lång livstid, varför det endast är värmepump som ersätts efter ungefär 20 år. Nackdelar är att bergvärme medför ett elberoende, dock med möjlighet att fritt välja elleverantör (Svenska kyl- och värmepumpsföreningen 2015) . Figur 4 visar en skiss över ett bergvärmesystem. Figur 4. Skiss över bergvärmesystem. (Svenska kyl- och värmepumpsföreningen 2015) Miljöeffekter och energipris Energimarknad, Norden Norden (Sverige, Norge, Danmark och Finland) har en gemensam elmarknad med elutbyte mellan de nordiska länderna, Nord Pool. Det nordiska elsystemet integreras även med övriga Europa. Idag sker en begränsad daglig överföring, men i framtiden planeras en gemensam europeisk marknad. Det är av dessa anledningar mer relevant att titta på det nordiska eller det europeiska elsystemet istället för enbart det svenska nätet när prisbedömningar och miljöpåverkan ska analyseras. 5 Det nordiska elsystemet består av baskraft, reglerkraft samt intermittent/ icke reglerbar kraft. Baskraften är kärnan i den nordiska elproduktionen och består av kärnkraft, vattenkraft samt bränslebaserad elproduktion. Reglerkraft består av vattenkraft, som varieras utifrån tillförsel av intermittent/ icke-reglerbar produktion och efterfrågan. Intermittent produktion är till exempel vindkraft. Energiproduktionen varieras utifrån efterfrågan, och de anläggningar som är billigast i drift är de som används först. Det produktionsslag som används sist är dyrast och är därför också det första som stängs av vid minskad elanvändning. Denna el kallas marginalel. Marginalel i Norden produceras till stor del av kolkondensverk, men kommer troligen att ha ett stort inslag av naturgasbaserad elproduktion på lång sikt (Byman et al. 2009) . Den teknik som används för att skapa marginalel är den som sätter priset på energimarknaden (Statens Energimyndighet 2008) . Figur 5 visar utbudet av elproduktion i Norden. Figur 5. Schematisk bild över utbudet av elproduktion i Norden (Statens Energimyndighet 2008) . Hur miljöpåverkan ska analyseras utifrån fastigheters värmesystem och byte av dessa har inga tydliga rekommendationer. För elanvändning används oftast emissionsfaktorer som baseras på medelel eller marginalel. Medelel är en mix av den el som produceras i Norden och har ett lägre emissionsvärde än marginalel, som idag oftast kommer från kolkondensverk. När en värmekälla byts, och åtgärden innebär att energianvändningen påverkas, kan utsläppsfaktorer användas som tar hänsyn till hur hela energisystemet påverkas av förändringen. Det innebär att uppsläppsfaktorn ska motsvara den förändring i energisystemet som ändringen påverkat. Vid en ökning eller minsking av elproduktion bör därför marginalel väljas (Statens Energimyndighet 2008) . Koldioxid och resursåtgång Växthuseffekten är avgörande för allt liv på jorden. Den påverkar balansen mellan inkommande solstrålning och utgående värmestrålning. De viktigaste växthusgaserna för denna naturliga växthuseffekt är vattenånga och koldioxid. Klimatfrågan idag gäller den förstärkta växthuseffekten, människans utsläpp av växthusgaser som ändrar atmosfärens sammansättning (SMHI 2014) . Koldioxid är den viktigaste växthusgasen som genereras av vårt sätt att leva (Nullis 2014) . Eftersom byggnader står för en stor del av energianvändningen är det en viktig sektor att påverka (Fastighetsägarna) . Resursåtgången, dvs. hur stor mängd bränsle som gått åt för att framställa den värmeenergi som behövs för värmesystemet, mäts i MWh bränsle/år. 6 Syfte Syftet med projektet är att kartlägga energiförbrukningen på Klöverns fastighet Hammaren 21 samt att undersöka alternativa värmekällor (berg- och fjärrvärme), som kan ersätta dagens elpanna och direktverkande elradiatorer. Ett nytt system och konvertering ska utredas ur en ekonomisk och hållbarhetsmässig aspekt. Resultat ska kunna användas som beslutsunderlag hos Klövern AB. Mål Målsättningen för projektet är att beskriva vilket värmesystem, fjärr- eller bergvärme, som är det mest ekonomiskt lönsamma valet, i förhållande till direktverkande el, sett ur ett livscykelperspektiv med nuvärdesmetod. Målet är även att undersöka vilka konsekvenser en eventuell konvertering ger, sett ur ett hållbarhetsperspektiv med fokus på koldioxidpåverkan samt resursåtgång avseende bränsle. Metod I följande avsnitt beskrivs de beräkningar som gjorts för att kunna dimensionera ett nytt värmesystem. Dimensionering baseras på att dagens energiförbrukning, med en viss kompensation för det dolda värmebehov en stor intern värmealstring i hus A ger, täcker fastigtetens förluster genom ventilation och läckage. Energibehovet (kWh) är effektbehovet (kW) multiplicerat med effekt och den tid som den verkar (h). Idag används samma elabonnemang till mer än värme, vilket leder till att även energibehov för verksamhetsel i hus C samt kyla och tappvarmvatten måste utredas. Vidare utreds två alternativ för ett nytt värmesystem. Det första alternativet är att installera ett enda stort system med en värmepump eller fjärrvärmecentral i ett av husen och en kulvert till de övriga för värme och ev. varmvatten. Det andra alternativet är att placera en fjärrvärmecentral eller värmepump i varje fastighet, och därmed slippa kulvertkostnaden. Alternativen visas i figur 6. Ingenjörsmässiga antaganden har gjorts vid beräkningar vilka presenteras vid varje uträkning. Alt. 1 1 värmepump Bergvärme Alt 2. Tre värmepumpar Hammaren 21 Alt 3. En central Fjärrvärme Alt 4. Tre centraler Figur 6. Alternativ för konvertering till nytt system Energi- och effektbehov i fastigheten Energibehovet i fastigheterna har bestämts genom att studera dokumenterad energiförbrukning under åren 2011-2014 samt besök i fastigheterna för att reda ut elabonnemang, användning och viss internvärme. Delar av hus A och hus C har inte besökts då hyresgäster avböjt eller inte varit i lokalerna För energibehov värme används ett genomsnittligt behov 7 baserat på indata från år 2011-2013. År 2014 har bortsetts ifrån, då en fastighet stått tom under detta år, och endast haft uppvärmning i våtutrymme. För energibehov kyla används indata från år 2011-2014. För vattenförbrukning används indata från år 2012-2014 , då det år 2011 fanns en hyresgäst som förbrukade betydligt mer vatten än de övriga åren. Utredning elabonnemang och användning Till fastigheten finns idag fyra olika elabonnemang, som går till uppvärmning, kyla, ventilation, varmvatten och verksamhetsel. Dessa abonnemang visas i figur 7 och beskrivs i tabell 1 med den genomsnittliga årsförbrukningen mellan år 2011-2013. Elabonnemangen benämns som El1, El2, El3, El4 och El5. Figur 7. Elabonnemang och användning, Hammaren 21 Tabell 1. Beskrivning elabonnemang och användning Elabonnemang El 1, Klövern AB El 2, Hus B, Tidigare hyresgäst El 3, Hus A, Hyresgäst El 4 + El 5, Hyresgäst Genomsnittlig förbrukning [kW/år] 242 000 Användning Elpanna hus A Elradiatorer hus B och C Verksamhet C Varmvatten hus A, B, C Ventilation hus A, B, C Kylmaskin hus A 22 000 El till verksamhet, används som underlag för verksamhet hus C El till verksamhet, används som underlag för verksamhet hus C El till verksamhet, används som underlag för intern värmealstring, då förbrukningen går till stort antal datorer 12 000 71 000 Verksamhetsel I El1 går en viss del till verksamhetsel för hus C. För att minska värmebehovet med denna energiförbrukning studeras de verksamheter som finns idag. Företagen i hus C antas använda lika mycket som företag 2 gör, det vill säga 40 kWh/m2 år. Energibehovet för verksamhet i hus C beräknas med ekvation 1, där AC är arean i hus C. 𝐸𝑣𝑒𝑟𝑘𝑠𝑎𝑚ℎ𝑒𝑡 = 40 ∗ 𝐴𝐶 [Wh/år ] (1) 8 Intern värmealstring Företag 1 har en stor intern värmealstring som döljer ett verkligt värmebehov, som skulle funnits med en annan hyresgäst. Detta kompenseras genom att studera den interna värmealstringens del av elabonnemang 4 och 5. Genom att uppskatta antal datorer, typ, och användning fås det verkliga energibehovet genom att öka energibehovet för värme med den interna värmealstringen från ett stort antal datorer. Energiförbrukningen från dessa tas från tabell 2. ”Idle” är det läge då datorn är på men ej belastad. Antaganden om användning, datortyp samt antal visas i tabell 3. Den förbrukade energin avges som värme till fastigheten, och ligger sedan till grund för ekvation 2, och de antagande som görs. Tabell 2. Energiförbrukning datorer (Vattenfall 2015) Datortyp Avancerad dator CAD/CAM Kontors PC Maximum (kW) 380 130 Idle (kW) 320 70 Medelvärde(kW) 350 100 Tabell 3. Antal datorer, typ och användning. Dagtid 10 st. Avancerad 10 st. Kontors PC Dygnet runt 10 st. Avancerad 10 st. Kontors PC Den interna värmealstringen från datorer (Eint) som ska läggas till värmebehovet beräknas med ekvation 2, där 40 kWh/m2, antas vara normal verksamhetsel. 𝐸𝑖𝑛𝑡 = 𝐸𝑙4+5 − (40 ∗ 𝐴𝐹1 ) [Wh/år] (2) Där El 4+5= Förbrukningen elabonnemang 4 och 5 AF1= Uthyrd area till företag 1 [Wh/år] [m2] Kyla Kylmaskinen i hus C är i drift från maj till september. 1000 kWh samt hälften av El1 under maj och september antas gå till ventilation, varmvatten och ev. värme, resterade förbrukning till kyla. Under juni och juli antas 1000 kWh gå till ventilation och varmvatten, resterande till kyla. Detta ger ekvation 3, kylbehov. 𝐸𝑘𝑦𝑙𝑎 = (𝐸𝑙1,𝑗𝑢𝑛𝑖−𝑎𝑢𝑔 − 1000) + ( 𝐸𝑙1,𝑚𝑎𝑗+𝑠𝑒𝑝𝑡 2 − 1000) [Wh/år] (3) Årskostnaden för kyla beräknas genom att multiplicera Ekyla med Klöverns pris (kr/kWh) för inköpt energi. Se avsnitt ”Driftkostnader idag ”. Tappvarmvatten Temperaturen i tappvarmvatten måste vara minst 50 °C vid tappstället, vilket innebär att temperaturen i en varmvattenberedare behöver vara över 60 °C. Idag fås varmvatten från varmvattenberedare. Förbrukningen har varierat beroende på verksamhet i lokalerna. I hus A fanns under en del av perioden 2011-2014 ett företag med bilrekonditionering och vattenförbrukningen var då högre än idag. Varmvatten antas vara hälften av den totala vattenförbrukningen (Energimyndigheten 2014) , och ett snitt på förbrukning mellan år 20122014 används. För att beräkna energin som används till varmvatten används ekvation 4. Om 9 bergvärme väljs eller om varmvattenberedarna byts ut. 𝐸𝑉𝑎𝑟𝑚𝑣 = nuvarande system behålls 𝑉∗𝜌∗𝐶𝑝 ∗(𝑇𝑉𝑉 −𝑇𝐾𝑉 ) 3600 antas att [Wh/år] de befintliga (4) Där V= Volym varmvatten ρ= densitet Cp = Specifik värmekapacitet Tvv= Temperatur tappvarmvatten [m3/år] [kg/m3] [kJ/Kg °C] [°C] Dimensionering Fastighetens totala energiförbrukning för värme (Euppv) beräknas genom ekvation 5, där Klöverns elabonnemang 1 ökas med det dolda värmebehovet från den interna värmealstringen i hus A och minskas med energibehov för verksamhet i hus C, kyla i hus A samt tappvarmvattenproduktion. 𝐸𝑢𝑝𝑝𝑣 = 𝐸𝑙1 + 𝐸𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑛 − 𝐸𝑣𝑒𝑟𝑘𝑠𝑎𝑚ℎ𝑒𝑡 − 𝐸𝑘𝑦𝑙𝑎 − 𝐸𝑣𝑎𝑟𝑚𝑣 [Wh/år] (5) Fastighetens effektbehov beräknas genom ekvation 6, där det totala energibehovet för värme (Euppv) divideras med antal gradtimmar. Gradtimmar anger det specifika värmeenergibehovet, och är temperatursskillnaden mellan inne- och uteluft multipliceras med de antal timmar skillnaden råder. Antal gradtimmar bestäms genom tabell (Dahlbom & Warfvinge 2010) och tas fram av ortens normalårstemperatur och gränstemperaturen för uppvärmning. Gränstemperatur är den temperatur där värmesystemet kan stängas av då den interna värmealstringen med ”gratisvärme” från personer och maskiner samt solinstrålningen täcker det resterande behovet. Här har en gränstemperatur på 17 °C och en årstemperatur på 6°C valts, vilket i tabell ger 99 500 °Ch/år. 𝑄𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝑢𝑝𝑝𝑣 𝐺𝑡 [W/°C] (6) Där 𝑄𝑡𝑜𝑡 = Fastighetens effektbehov 𝐺𝑡 = Antal gradtimmar [W/°C] [ °Ch/år] Den dimensionerande värmeeffekten beräknas genom ekvation 7. 𝑃𝑑𝑖𝑚 = 𝑄𝑡𝑜𝑡 ∗ (𝐷𝐼𝑇 − 𝐷𝑉𝑈𝑇) [W] (7) Där 𝑃𝑑𝑖𝑚 = Dimensionerande effektbehov 𝐷𝐼𝑇 = Dimensionerande innetemperatur 𝐷𝑉𝑈𝑇 = Dimensionerande utetemperatur [W] [C°] [C°] DIT, den dimensionerande innetemperatur, styrs av verksamhet i lokalerna. Fastighetsägaren får sätta egna krav, så länge de uppfyller de lagar och regler som styrs av Boverket, 10 Arbetsmiljöverket samt Socialstyrelsen. Bostäder och lokaler ska minst klara de termiska minikraven i Boverkets byggregler BBR och rumsklimatet på arbetsplatser i Arbetsmiljöverkets föreskrifter AFS 2000:42. Socialstyrelsen ger allmänna råd. Dessa råd finns i SOSFS 2005:15 ”temperatur inomhus”. För kontor ligger DIT på 20-23 °C. I projektet används DIT = 21°C. DVUT är en trolig lägsta utetemperatur och beror på var fastigheten ligger och dess tidskonstant. DVUT är inte den lägsta utetemperaturen som kan inträffa utan en medeltemperatur under minst ett dygn. Tidskonstanten för fastighetheten är ett mått på byggnadens värmetröghet. I en lätt byggnad märks ett väderomslag snabbt och värme-systemet måste dimensioneras för att klara en låg utomhustemperatur, även för korta stunder. En tung byggnad reagerar saktare och kyla påverkar först efter en tid, Tidskonstanten ligger mellan 28 h för äldre hus och upp till 5 dygn för nyare hus, med god isolering, god lufttäthet och effektiv FTX ventilation. I projektet väljs en tidskonstant på 2 dygn, vilket i tabell ger DVUT -18°C (Dahlbom & Warfvinge 2010) System för tappvarmvatten I fjärrvärmecentralen sitter en varmvattenberedare och detta tappvarmvatten leds via en stor central ut till de övriga fastigheterna genom samma kulvert som används för värmerören. Kulverten behöver ha plats för fyra rör totalt. Värmepumpar på en effekt på 17 kW och uppåt kräver en separat varmvattenberedare som kan kopplas till värmepumpen. Kostnaden för detta beror på storleken på värmepump samt varmvattenberedare. I en villavärmepump (mindre än 17 kW) finns det i de flesta fall en varmvattenberedare inkluderad. Ett annat alternativ är en eldriven varmvattenberedare i varje fastighet. Beroende på effektbehov och val av värmepump kommer alternativen att jämföras med kostnader för en eldriven varmvattenberedare i varje hus. I tabell 4 finns investeringskostnader för varmvattenberedare. Tabell 4. Investeringskostnader varmvattenberedare. Investering Varmvattenberedare el (200l) Koppla till mindre värmepump, Thermia duo Koppla till stor värmepump > 40 kW Á pris (kr exkl. moms, inkl. montering, ventiler m. m) 10 000 13 000 50 000 Konvertering till vattenburet värmesystem Ett vattenburet system ersätter elpanna och elradiatorer. Kostnader för byte till nya radiatorer är ca 5000 kr exkl. moms per styck, inklusive rördragning. Där det är högt i tak är en fläktkonvektor att föredra. En fläktkonvektor är en vattenradiator med fläkt. Den kan avge lika mycket värme som tio elradiatorer (Energirådgivningen 2014) . Kostnaden för en fläktkonvektor inklusive rörarbeten är ca 10 000 kr exkl. moms1. Kulvert Från fjärrvärmecentralen eller bergvärmepumpen dras ledningar för varmvatten och värmesystem. Fastigheterna ingår gemensamt i fastighetsbeteckningen och ägs och säljs som en enhet. Kostnad för en kulvert där rör för varmvatten och värme ryms beräknas kosta 1000 kr 1,2 Anders Rågård, Ägare Rågård Rör & Teknik AB, intervju 2015-03-11 11 per meter exkl. moms och grävarbete2. Längd på kulvert har antagits genom mätning på Google Earth, se figur 8. Figur 8. Flygfoto över Hammaren 21, samt avstånd mellan hus Fjärrvärme Värmekostnaden för fjärrvärme från Karlstad Energi AB debiteras kunden utifrån uppskattad användning, och det görs en årlig kontrollberäkning av effektbehovet. Dygnseffekten fås fram genom att dividera dygnsförbrukningen (kWh) med 24 timmar. Om kontrollen visar en förändring större än fem procent korrigeras effekten nästkommande år. Fjärrvärmepriser väljs utifrån småhus/villa, flerbostadshus eller lokaler. Följande uppgifter är för lokaler och kommer från Karlstads energis hemsida. Fjärrvärmepriserna är beroende av effektområde. Den abonnerade effekten fås fram genom att räkna ut ett medelvärde av de tre högsta dygnseffekterna under tolv månader. Priser för effektområde 41-250 kW visas i tabell 5. Installationskostnad beror på installerad effekt, och framgår av tabell 6. Tabell 5. Fjärrvärmepriser 2015, effektområde 41-250 kW Avgiftstyp Fast avgift Effektavgift Energiavgift jan-feb Energiavgift mars-maj Energiavgift juni-aug Energiavgift sep-nov Energiavgift dec Exkl. moms 7914 kr/år 477 kr/ kW år 575 kr/MWh 309 kr/MWh 111 kr/MWh 309 kr/MWh 575 kr/MWh Tabell 6. Anslutningskostnad Fjärrvärme, 2015 Installationskostnad 3 Anslutningseffekt 140 kW Anslutning, villastorlek, för varje fastighet Á pris (kr) 90 000 44 000 kr Bergvärme Värmepumpsmarknaden är stor, och ett urval av pumpar har gjorts. Kostnader för installation av bergvärme beror på antal borrhål, djup på borrhål avstånd till berg samt val av bergvärmepump. På Gjuterigatan ligger idag inga bergvärmeanläggningar, men det ligger 3 Martin Rosén, Fjärrvärmesäljare Karlstad Energi, intervjun 2015-02-14 12 flera i direkt närhet. Dessa energibrunnar har använts till att uppskatta djup till berg samt borrhålets djup. Figur 9 (SGU 2015) visar närliggande energibrunnar. En ring markerar fastigheten Hammaren 21, de gröna fyrkanterna visar borrhålets totaldjup och markeringen bredvid visar avstånd till berg. Figur 9. Energibrunnar i området kring Hammaren 21, cirkel markerar Hammaren 21, grön fyrkant visar brunnen/brunnarnas djup, markering bredvid visar djup till berg (SGU 2015) . Avstånd till berg antas vara 50 meter och borrhålens totaldjup 200 meter. Enligt Energimyndigheten kan 20-50 W per meter borrhål levereras. I projektet antas berget kunna leverera 35 W/m (Nibe 2015) . Kostnader för återställning av mark tas inte med i beräkningarna. Priser för bergvärmepumpar har tagits från Thermia4, IVT5 och Nibe (Nibe 2015) . Tabell 7 visar priser för borrning 6 och tabell 8 visar priser (kr) för bergvärmepumpar med olika effekter. Dimensionering av en värmepump som inte är varvtalsstyrd görs utifrån att värmepumpen inte ska överdimensioneras då den kommer slå av och på ofta under varmare dagar, vilket sliter på kompressorn. Om värmepumpen underdimensioneras kommer den behöva extra tillskott av energi från till exempel en elpatron under kalla dagar. En varvtalsstyrd värmepump som anpassar sig efter huset effektbehov. Varvtalsstyrda värmepumpar dimensioneras efter 100 % av effektbehovet och resterande pumpar efter 90 % av effektbehovet och 95 % av energibehovet. I de fall ingen lämplig pump finns i mitt urval, väljs den större värmepumpen. Tabell 7. Priser bergsborrning Avgiftstyp Borrning ner till berg inkl. foderrör Borrning i berg inkl. slang och kulvert till hus Exkl. moms 500 kr/m 300kr/m 4 Anders Rågård, Ägare Rågård Rör & Teknik AB, intervju 2015-03-11 Per Billros, Innesäljare fastighet, IVT telefonkontakt 150426 6 Anders Rågård, Ägare Rågård Rör & Teknik AB, intervju 2015-03-11 5 13 Tabell 8 Priser för olika effekter och leverantörer av bergvärmepumpar 7 ,8, (Nibe 2015) . Samtliga priser är rekommenderade listpriser exkl. moms. *Varvtalsstyrd och behöver ingen tillsatsel, ** Innehåller varmvattenberedare, *** I priset är en separat varmvattenberedare inräknat Namn Thermia Mega Thermia Robust Eco Thermia Robust Eco Thermia Robust Eco Thermia Diplomat Duo Optimum G3 Thermia Diplomat Optimum G3 Nibe F1345 Nibe F1345 Nibe F1345 Nibe F1345 Nibe F 1145 Nibe F1255 Effekt (kW) 21- 84 42 33 26 17 13 60 40 30 24 17 4-16 Kr exkl. moms 148 000* 107 000 103 000 100 000 93 000*** 80 000** 143 000 93 000 105 000 93 000 68 000 71 000*, ** IVT9 Prem Line E17 17 80 000 IVT Prem Line E13 IVT Geo 80 IVT Geo 54 13 80 54 72 000** 172 000 132 000 Idag kyls delar av hus A med kylmaskin. Denna ersätts i kalkylerna med frikyla från borrhålen, förutsatt att värmepump placeras i hus A. Om alternativet med en värmepump i varje hus väljs, är kostnaden för att få kyla i dessa hus detsamma som för hus A. I dessa hus kopplas inte kylmaskinen till ventilationen utan fläktkonvektorer installeras för distribution av kyla. Investeringskostnad finns i tabell 9. Tabell 9. Investeringskostnad frikyla kr exkl. moms Investering Frikyla från berg, per hus Konvektorer eller koppla till ventilation Á pris (kr) 50 000 Driftskostnader idag, elpanna Driftskostnaderna idag är beroende av elpriset, och påverkas av elpriset på Nordpol, förbrukning och effektuttag. Värden i tabell 10 är baserade på kostnader för företag 2015 och använts för att få fram ett ungefärligt pris i kr/kWh.10 Tabell 10. Energipriser företag 2015 Avgiftstyp Fast avgift Elhandel Effektavgift Effektavgift höglast (nov- mars) Överföringsavgift Ny elpanna Kostnad (kr) 5180 kr/år 0,6911 kr/kWh 225 kr/ kW år 224 kr/kW år 0,0540 kr/kWh 30 000 kr 7 Anders Rågård, Ägare Rågård Rör & Teknik AB, intervju 2015-03-11 Stefan, Höjdens Brunnsborrning, intervju och mailkontakt 2015-04-27 9 Per Billros, Innesäljare fastighet, IVT telefonkontakt 150426 10 Ingela Sundqvist, teknisk administratör Klövern, mailkontakt 2015-03-27 8 14 Ekonomisk analys Detta avsnitt kartlägger tidigare prisändringar i el- och fjärrvärme pris för att kunna anta något om framtida priser. För att kunna jämför de alternativa energisystemens ekonomiska konsekvenser med det befintliga systemet behövs en investeringskalkyl. Pay-off är en enkel investeringskalkyl som visar hur lång tid (år) det tar för att få tillbaka den investerade summan. En LCC (Livscykelkostnad) med nuvärdesmetoden är en metod som räknar om alla förväntade utgifter och inkomster samt restvärde över flera år till dess värden idag. Kalkylen kan även ta hänsyn till inflation och prisändringar. Elprisets utveckling från 1997-2014 Sverige har en avreglerad elmarknad där kunderna fritt väljer vilket elhandelsbolag de vill köpa el från. Distributörerna av el, de som äger och underhåller elnätet fram till konsumenten, har monopol på olika delar av nätet. Elnätsverksamheten regleras av Energimarknadsinspektionen. Priset på el beror på marknadspris på Nord pool, där efterfrågan och producerad mängd el bestämmer priset. Det slutliga elpriset som betalas av konsumenten består av elhandelskostnad (40 %), nätkostnad (20 %) samt skatter och avgifter (40 %) (Svensk Energi 2015) . Elpriserna har varierat lite upp och ner de senaste åren, men har ökat från 0,75 kr/kWh till 1,26 kr/kWh från 1997 till 2014, vilket ger en årlig procentuell ökning med 4 %. Priserna är ett genomsnittligt totalpris på el som betalas av industrikunder, med mindre än 400 MWh förbrukning, inklusive el, nät, elcertifikat och elskatt, omräknat till dagens prisnivå med konsumentprisindex (KPI). Priset anges i kr/kWh och visas i figur 10 (Statistiska Centralbyrån 2008; Statistiska Centralbyrån 2015) . Elpris 1997-2014 SEK/KWh 2 1,5 1 Totalt elpris 0,5 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 0 Figur 10. Statistik elpris för industrikunder med förbrukning <400 MW 1997-2014, omräknat till 2015 prisnivå med KPI (Konsumentprisindex). Fjärrvärmeprisets utveckling från 1997-2013 Det finns ungefär 200 fjärrvärmeföretag i Sverige och priserna för anslutning och förbrukning har stora skillnader, det dyraste priset är mer än dubbelt så högt som det lägsta. Det finns olika förklaringar till skillnaderna. Priset påverkas av fjärrvärmebolagets prissättningsfilosofi, fjärrvärmeföretagets val av bränsle, kommunala beslut, tätortens storlek, markförhållanden, hur många kunder och deras förbrukning, om kunden eller fjärrvärmeföretaget äger fjärrvärmecentralen, fjärrvärmeföretagets behov av underhåll på anläggning och nät samt statlig energipolitik. För att kunna installera fjärrvärme krävs det att det finns nergrävda ledningar att ansluta till. Det finns ingen valfrihet att välja fjärrvärmeleverantör. Fjärrvärmepriset har ökat från 0,58kr/kWh 1997till 0,89 kr/kWh 2013, vilket motsvarar en årlig ökning på 3 %. Figur 11 visar ett genomsnittligt fjärrvärmepris i kr/kWh, omräknat till 2015 prisnivå med KPI (Konsumentprisindex). 15 Fjärrvärme, pris 1997-2013 SEK/KWh 1 0,8 0,6 0,4 Fjärrvärme 0,2 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 0 Figur 11. Statistik fjärrvärmepris kr/kWh 1997-2013 , omräknat till 2015 prisnivå med KPI (Konsumentprisindex). Pay- off Metoden innebär att man beräknar hur lång tid det tar att tjäna in det investerade beloppet och räknas fram med ekvation 9. Man bortser från kalkylränta och ser endast till de årliga inbetalningsöverskotten. 𝑃𝑎𝑦 − 𝑜𝑓𝑓 𝑡𝑖𝑑 = 𝐺 𝑎 Där G= grundinvestering a= Besparing driftskostnad [år] (9) [kr] [kr/år] Livscykelkostnad En LCC tar hänsyn till investeringskostnad, drift och underhåll under produktens livstid. Den tar även hänsyn till kalkylränta, inflation och beräknade prisändringar. Kostnader och intäkter under olika år jämförs bäst om de räknas om till nuvärden, det vill säga vad värdet är idag. Investering sker i nutid och anges med sitt nuvärde. LCC analysen grundas så långt som möjligt på verkliga kostnader framtagna från tidigare beräkningar och prisuppgifter nämnda under respektive stycke. Driftskostnader med påverkan av inflation och prisändring beräknas med ekvation 10. Värmepumpar beräknas ha en livstid på 20 år(Adalberth & Wahlström 2009) och energibrunnen beräknas ha ett restvärde som uppgår till hälften av investeringskostnaden. Restvärdet med påverkan av inflation beräknas med ekvation 11. 𝐷 = 𝑑 ∗ (1 + 𝑖)𝑛 ∗ (1 + 𝑝)𝑛 [kr] (10) 𝑅𝑉 = 𝑟𝑣 ∗ (1 + 𝑖)𝑛 [kr] (11) Där d= driftskostnad n= Antal år i livscykeln i= Inflation p= Prisökning el, prisökning fjärrvärme rv=restvärdet [kr/år] [år] [%] [%] [kr] 16 Den totala livscykelkostnaden beräknas med ekvation 12 𝐿𝐶𝐶 = 𝐺 + 𝛴(𝑁 ∗ 𝐷) − 𝛴(𝑁 ∗ 𝑅𝑉) [kr] (12) Där G= Grundinvestering N= Nuvärdesfaktorn (se ekvation 13) D= Driftskostnad inkl. prisändring och inflation RV= Restvärde med inflation [kr] [kr/år] [kr] Nuvärdesfaktorn vid olika kostnader varje år ges av ekvation 13, där r står för en nominell kalkylränta. 1 𝑁= (13) 𝑛 (1+𝑟) Känslighetsanalys Känslighetsanalys av nuvärdet görs på samtliga investeringar för att få en så rättvisande bild som möjligt. Detta innebär att inflation, prisökning på energi, investeringskostnader samt kalkylränta varieras. Beräkningar har gjorts utifrån tre möjliga scenarier, Låg prisutveckling, Normal och Hög prisutveckling, där det normala anses vara det mest troliga utfallet. Följande variation på indata har valts: Inflation antas i normalläget vara 1 %, vilket är ett medeltal sedan 1995 (Energimyndigheten 2015) . Vid hög prisutveckling antas inflationen ligga på Riksbankens mål 2 %, och i fallet med låg prisutveckling antas inflationen vara 0,5 %, mindre anses inte troligt. Prisökning på energi antas vara lika för fjärrvärme och el och antas i normalfallet vara 2 %, dvs. något lägre än för de senaste 15 åren, då moms och elcertifikatkostnader påverkat prisökningen. Vid hög prisutveckling antas prisökningarna vara 3 %, och vid låg prisutveckling 1 %. Att energipriserna ökar anses troligt. Kalkylräntan väljs i normalfallet till 5 %, vilket är den ränta Klövern AB använder i sina kalkyler, till 8 % för låg prisutveckling och till 3 % vid hög prisutveckling. Investeringskostnader innebär en osäkerhet, och varieras mellan ett beräknat värde i normalfallet och en variation +/- 25 procent. Värden för respektive antagande finns i tabell 11. Tabell 11. Känslighetsanalys LCC Ekonomisk parameter Inflation (i) Kalkylränta (r) Prisökning el (p) Prisökning FJV (p) Förändring i inv. kostnad Låg prisutveckling 0,5 % 8% 1% 1% Minskning 25 % Normal 1% 5% 2% 2% - Hög prisutveckling 2% 3% 3% 3% Ökning 25 % 17 Tabell 12 visar de investeringar och driftkostnader som ingår i respektive alternativs ekonomiska kalkyl. Tabell 12. Innehåll i respektive ekonomisk analys Driftskostnad Nuvarande Alt 1 En värmepump Alt 2 Tre värmepumpar Värme x x x x x x x x x x x x x x x Nuvarande Alt 1 Alt 2 Alt 3 Alt 4 x x x x x x x x - x x x x x x - x x x - x Kyla från kylmaskin Frikyla Varmvatten Investering Borrning Värmepump Frikyla Fjärrvärmeinstallation Kulvert Konvertering Varmvattenberedare el Varmvattenberedare till BV Elpanna Alt 3 En central Alt 4 Tre centraler x - Hållbarhet, Miljöeffekter Hållbarhetsperspektivet begränsas till att ta hänsyn till koldioxidutsläpp och resursåtgång. Koldioxid Utsläppsfaktorn för en förändring i energianvändning bör antas utgöra 90 % marginalel och 10 % förnybar el (Statens Energimyndighet 2008) . I detta fall minskar elanvändningen, och baseras på marginalel. Tabell 13 visar emissionsfaktorer av koldioxid (kg/MWh producerad el). Faktorerna inkluderar omvandlingsförluster och insatsenergier från utvinning av primärenergi fram till användningen av el. För att kunna värdera miljöpåverkan av den ökade fjärrvärmeproduktionen behövs en allokeringsmetod mellan el- och värmeproduktion. Med allokering menas att ett miljövärde fördelas mellan värme och el. Svensk Energi och Svensk Fjärrvärme rekommenderar alternativmetoden, vilken innebär att utsläppen fördelas mellan el och värme baserat på hur miljön hade påverkats om de producerats i separata produktionsanläggningar (Svensk Energi & Svensk Fjärrvärme 2015) . Emissionsfaktorn för fjärrvärme med kraftvärme och alternativmetod för allokering finns i tabell 13. Emissionsfaktorn är baserad med antagande av kolkondens som marginal och biobränsle som koldioxidneutralt (Statens Energimyndighet 2008) . Tabell 13. Emissionsfaktor kg CO2/kWh (Statens Energimyndighet 2008) Teknik Kolkondens inkl. 10 % förnybar elproduktion Fjärrvärme, system bio Flerbostadshus, alternativmetod C (kg CO2/kWh) 1 0,12 18 Koldioxidalstring beräknas med ekvation 14, där C är beroende av elproduktionsteknik. El till bergvärmepump och nuvarandesystem beräknas komma från kolkondensverk med 10 % förnybar el. 𝐶𝑎𝑙𝑠𝑡𝑟𝑖𝑛𝑔 = 𝐶 ∗ 𝐸𝑢𝑝𝑝𝑣 [kg CO2] (14) Bränsle Bränsleåtgång för dagens system beskrivs med ekvation 15 och förändringen av elförbrukning antas påverka produktion i ett fossilgaseldat kraftverk. Bränsleåtgång för fjärrvärme beräknas komma från ett värmekraftverk med 20 procents förluster i systemet. Verkningsgrader för olika system finns i tabell 14. Tabell 14. Verkningsgrader el- och värmeproduktion Verkningsgrad (ηel) 0,44 0,29 Värmekälla Fossileldat kraftverk Värmekraftverk flis 𝐵𝑟ä𝑛𝑠𝑙𝑒𝑏𝑒ℎ𝑜𝑣 𝑒𝑙 = 𝐸𝑢𝑝𝑝𝑣 𝜂 Verkningsgrad (ηtot) 1,12 [Wh] (15) När efterfrågan på fjärrvärme ökas antas fjärrvärmeverket ha kapacitet att öka sin produktion. Den ökade mängden bränsle i fjärrvärmeverket beräknas med ekvation 16. ∆𝑄𝑏𝑟 𝐾𝑉 = (𝜂 𝐸𝑢𝑝𝑝𝑣 𝑡𝑜𝑡 −𝜂𝑒𝑙 )∗(1−𝑓) [Wh] (16) Där ∆Qbr KV= Bränsleökning värmekraftverk Euppv= Energibehov i fastighet ηtot = Verkningsgrad totalt kraftvärmeverk ηel=Elverkningsgrad f= Kulvertförluster KV= Kraftvärmeverk KK= Kolkondens kraftverk [Wh] [Wh] [%] När produktionen av fjärrvärme ökar, ökar även elproduktionen. Denna ökning beräknas med ekvation 17. ∆𝑄𝑒𝑙 = 𝜂𝑒𝑙,𝐾𝑉 ∗ ∆𝑄𝑏𝑟 𝐾𝑉 [Wh] (17) Där ∆Qel= Mängd ökad elproduktion [W] 19 Den producerade elen antas ersätta mariginalel producerad av kolkondenskraft. Det bränsle som skulle gått åt för denna produktion beräknas med ekvation 18. ∆𝑄𝑒𝑙 ∆𝑄𝑏𝑟 𝐾𝐾 = 𝜂 [Wh] 𝑒𝑙.𝐾𝐾 (18) Den totala bränslepåverkan av det ökade fjärrvärmebehovet beräknas med ekvation 19. ∆𝑄𝑏𝑟,𝑡𝑜𝑡 = ∆𝑄𝑏𝑟,𝐾𝑉 − ∆𝑄𝑏𝑟,𝐾𝐾 [Wh] (19) Resultat Följande avsnitt redovisar energianvändning för olika användningsområden baserade på befintlig användning. Resultaten innefattar även kostnader, dimensionering samt LCC för alternativa värmekällor. Energianvändning Resultat över energibehov för värme, verksamhetsel, kyla samt intern värmealstring. Elabonnemang 1 förbrukar idag 234 000 kWh/år. Intern värmealstring Den interna värmealstringen är 41 000 kWh/år. Verksamhetsel Verksamhets el för hus C är 14 000 kWh/år. Kostnad per kWh Den genomsnittliga årskostnaden är 0,87 kr/kWh. Kylbehov Energibehovet för kyla i hus A är 23 000 kWh/år, vilket motsvarar en kyleffekt på 7 kW och en årskostnad på 20 000 kr. Tappvarmvatten Förbrukningen av tappvarmvatten är 100 m3/år. tappvarmvatten är 5 000 kr. Årskostnaden för uppvärmningen av Energi – och effektbehov värme Det totala värmebehovet för fastigheterna är 228 000 kWh/år, vilket motsvarar 117 kWh/m2. Det totala effektbehovet samt effektbehov per fastighet redovisas i figur 12. Effektbehov kW 100 80 60 40 20 0 kW Effektbehov värme, tot Hus A Hus B Hus C Effektbehov kyla 90 50 24 16 7 Figur 12. Effektbehov total och per fastighet, effektbehov kyla delar av hus 20 Investeringar vid byte av värme- och kylsystem Samtliga investeringskostnader är i kr exkl. moms. Konvertering I hus B och C byts samtliga radiatorer och takvärmare till radiatorer för vattenburet system samt fläktkonvektorer, enligt tabell 15. Tabell 15. Investeringskostnader konvertering, kr exkl. moms Konvertering Radiator Fläktkonvektor Totalt Antal (st.) 18 14 Summa (kr) 90 000 10 000 230 000 Tappvarmvatten Vid fjärrvärme kommer varmvatten att produceras i fjärrvärmecentralen. Vid valet av en stor värmepump är dimensionerna på tillkopplingar på värmepumpen stora och kostnaden för att koppla på en liten varmvattenberedare för att använda värmepumpen för varmvatten är inte rimliga med så liten vattenförbrukning. Kulverten dimensioneras för att klara ett framtida användande för tappvarmvatten om vattenbehovet ökar. Investeringskostnader för varmvattenberedare finns i tabell 4. Borrhål Investeringskostnad för borrhål finns i tabell 16. Vid dimensionering för att klara dagens behov behövs 17 borrhål. Tabell 16. Kostnader för borrhål (kr) exkl. moms Investering Borrhål, 200m tot. djup Á pris (kr) 70 000 Summa (kr) 1 190 000 Kulvert Investeringskostnad för kulvert som rymmer rör för tappvarmvatten samt värmesystem finns i tabell 17. Tabell 17. Investeringskostnad för kulvert för fyra rör, kr exkl. moms Investering Quattro kulvert Antal 70 m Summa (kr) 70 000 Fortsatt drift elpanna och elradiatorer Om dagens system forsätter användas beräknas en ny investering av elpanna samt tre varmvattenberedare göras inom kommande år. Detta medför en investeringskostnad på 60 000 kr exkl. moms. Kostnaden under 20 år, med känslighet ”Normal”, är 3 790 000 och baseras på årliga kostnader samt det genomsnittliga priset 0,87 kr/kWh. Totalkostnaden för fortsatt drift, 224 000 kr/år, används som referens vid alternativa värmekällor. 21 Kostnader per år för dagens system (kr/år) Uppvärmning Kyla 0 50 000 Kyla 20 000 100 000 150 000 Tappvarmvatten 5 000 200 000 250 000 Uppvärmning 199 000 Figur 13. Kostnader per år nuvarande system Bergvärme Efter 20 år beräknas borrhålen ha ett restvärde med hälften av investeringskostnaden. En sammanställning av investeringar finns i tabell 13 och kostnader för dessa redovisas i tabell 18. Tabell 18. Sammaställning investeringskostnader Bergvärme alternativ 1-2. Investering Borrhål Värmepump Frikyla Kulvert Konvertering Varmvattenberedare el Kostnad (kr exkl. moms) Alternativ 1 1 190 000 214 000 50 000 70 000 230 000 30 000 1 784 000 Alternativ 2 1 190 000 271 000 50 000 0 230 000 20 000 1 761 000 Fjärrvärme En sammanställning av investeringar finns i tabell 13 och kostnader för dessa redovisas i tabell 19. Tabell 19. Sammaställning investeringskostnader Fjärrvärme alternativ 3-4 Investering Anslutningseffekt 90 kW Anslutningseffekt ”villa” Kulvert Konvertering Kostnad (kr exkl. moms) Alternativ 3 65 000 70 000 230 000 365 000 Alternativ 4 132 000 230 000 362 000 22 Alternativ 1. En värmepump till tre hus Två seriekopplade Thermia Robust Eco placeras i hus A. Frikyla kopplas till ventilationen. Kulvert till hus B och C förbereds för att kunna distribuera varmvatten om behovet ökar. Det finns möjlighet att utnyttja frikyla i Hus B och C för en totalkostnad på 170 000 kr. Kostnaden över driftstiden 20 år i nuvärde visas i figur 14. Ett positivt värde ges för samtliga variationer av prisutveckling efter 8 år. Den totala kostnadsbesparingen under 20 år är 1 370 000 kr för normal, 2 570 000 för hög samt 770 000 kr för låg. Prisutveckling Inv. kost [kr] Normal Låg Hög 1 784 000 1 338 000 2 230 000 COP Drift [kWh/år] Kostnad [kr/år] Besparing [kWh/år] Besparing [kr/år] Nuvärde 20 år[kr] Pay off 4 63 000 55 000 196 000 169 000 2 420 000 1 810 000 3 100 000 8 9 9 SEK Nuvärde (Driftstid 20 år) Alternativ 1 Normal 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 Nuvarande system, Normal Bergvärme 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SEK Hög prisutveckling 6000000 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 Fortsatt drift el Bergvärme 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Låg prisutveckling 3000000 2500000 SEK 2000000 1500000 Fortsatt drift el 1000000 Bergvärme 500000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Figur 14. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 1, två värmepumpar á 42 kW placerade i hus A 23 Alternativ 2. En värmepump placerad i varje fastighet Hus A: Thermia Robust Eco (42 kW) Hus B: Nibe F1345 (24 kW) Hus C: Nibe F1255 (4-16 kW) Frikyla kopplas till ventilationen i hus A och kan kompletteras i hus B och C för en installationskostnad på ca 100 000 kr. . Kostnaden över driftstiden 20 år i nuvärde visas i figur 15. Ett positivt värde ges för samtliga variationer av prisutveckling efter 8 år. . Den totala kostnadsbesparingen under 20 år är 1 520 000 kr för normal, 2 680 000 för hög samt 800 000 kr för låg. Prisutveckling Inv. kost.[kr] Normal Låg Hög 1 761 000 1 321 000 2 201 000 COP Drift [kWh/år] Kostnad [kr/år] Besparing [kWh/år] Besparing [kr/år] Nuvärde 20 år [kr] Pay -off 4 60 000 52 000 200 000 174 000 2 260 000 1 770 000 2 990 000 9 9 9 Nuvärde (Driftstid 20 år) Alternativ 2 Normal 4000000 SEK 3000000 Nuvarande system, Normal 2000000 Bergvärme 1000000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SEK Hög prisutveckling 6000000 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 Fortsatt drift el Bergvärme 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Låg prisutveckling 3000000 2500000 SEK 2000000 1500000 Fortsatt drift el 1000000 Bergvärme 500000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Figur 15. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 2, en värmepump i varje fastighet. 24 Alternativ 3. En fjärrvärmecentral En central med anslutningseffekt 90 kW placeras i valfritt hus och kulvert för värme och varmvatten dras till de andra. Den befintliga kylmaskinen behålls. Kostnaden över driftstiden 20 år i nuvärde visas i figur 16. Ett positivt värde ges för samtliga variationer av prisutveckling efter 5 år. Den totala kostnadsbesparingen under 20 år är 1 160 000 kr för normal, 1 830 000 för hög samt 780 000 kr för låg. Prisutveckling Investeringskostnad [kr] Normal Låg Hög 365 000 274 000 456 000 η Driftskostnad [kr/år] Besparing [kr/år] Nuvärde 20 år [kr] Pay-off 100 137 000 87 000 2 620 000 1 800 000 3 860 000 4 4 5 SEK Nuvärde (driftstid 20 år) Alternativ 3 Normal 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 Fortsatt drift el Fjärrvärme 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SEK Hög prisutveckling 6000000 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 Fortsatt drift el Fjärrvärme 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Låg prisutveckling 3000000 2500000 SEK 2000000 1500000 Fortsatt drift el 1000000 Fjärrvärme 500000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Figur 16. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 3, fjärrvärmecentral med anslutningseffekt 90 kW 25 Alternativ 4. En fjärrvärmecentral placerad i varje hus En fjärrvärmecentral placeras i varje hus. Den befintliga kylmaskinen sparas. Kostnaden över driftstiden 20 år, i nuvärde, visas i figur 17. Ett positivt värde ges för samtliga variationer av prisutveckling efter 6 år. Den totala kostnadsbesparingen under 20 år är 950 000 kr för normal, 1 400 000 för hög samt 630 000 kr för låg. Prisutveckling InvesteringsKostnad [kr] Normal Låg 362 000 271 000 Hög 543 000 η Driftskostnad [kr/år] Besparing [kr/år] Nuvärde 20 år [kr] Pay-off 100 % 150 000 76 000 2 840 000 1 940 000 4 4 4 260 000 6 SEK Nuvärde (driftstid 20 år) Alternativ 4 Normal 4000000 3500000 3000000 2500000 2000000 1500000 1000000 500000 0 Fortsatt drift el Fjärrvärme 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 SEK Hög prisutveckling 6000000 5000000 4000000 3000000 2000000 1000000 0 Fortsatt drift el Fjärrvärme 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Låg prisutveckling 3000000 2500000 SEK 2000000 1500000 Fortsatt drift el 1000000 Fjärrvärme 500000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Figur 17. Nuvärde beroende av livslängd, Alternativ 4. En fjärrvärmecentral i varje hus, 26 Sammanställning De mest fördelaktiga alternativen för berg- och fjärrvärme jämförs med dagens system. Jämförelsen görs med normal prisutveckling, inflation och kalkylränta. För dimensionering jämförs alternativ 2 (bergvärme) samt alternativ 3 (fjärrvärme). Kostnaden över driftstiden 20 år, i nuvärde visas i figur 18. System Befintligt system Fjärrvärme Bergvärme Inv. kostnad (kr) 60 000 390 000 1 761 000 Driftskostnad (kr/år) 224 000 137 000 52 000 Besparing (KWh/år) 200 000 Besparing (kr/år) 87 000 169 000 Nuvärde 20 år (kr) 3 790 000 2 620 000 2 260 000 Pay-off 4 9 Totalkostnad efter driftstiden 20 år 4000000 3000000 BV, Alt 2 2000000 FV, Alt 3 1000000 Nuvarande 0 Normal prisutveckling Figur 18. Nuvärde beroende av livslängd, Jämförelse mellan system Miljöpåverkan Koldioxidutsläpp Vid byte till fjärrvärme minskar mängden utsläppt koldioxid med 209 ton per år. Motsvarande siffra för installation av bergvärme är 178 ton/år. Resultat per värmekälla visas i figur 19. Ton CO2/år Utsläpp av koldioxid ton /år 250 200 150 100 50 0 Nuvarande system Bergvärme Fjärrvärme 237 59 28 Figur 19. Utsläpp av CO2 (ton/år) per värmekälla Bränsleåtgång Resursåtgången av bränsle i MWh/år minskar med 493 MWh/år om dagens system byts till fjärrvärme, motsvarade besparing av resurser vid val av bergvärme är 431 MWh/år. Resultat avresursåtgång mätt i MWh bränsle visas i figur 20. 27 Bränsleåtgång MWh/år MWh Bränsle/år 600 500 400 300 200 100 0 MWh bränsle Nuvarande system Bergvärme Fjärrvärme 566 135 73 Figur 20. Resursåtgång bränsle (MWh/år) per värmekälla Diskussion Av rapporten framgår att uppvärmning står för den största enskilda driftskostnaden för Hammaren 21. Trots höga installationskostnader finns stora vinster, både ekonomiskt och hållbarhetsmässigt, med att byta det nuvarande systemet för uppvärmning mot alternativa system. Klövern AB har som mål att minska värmeförbrukningen i sina fastigheter med 12 % till utgången av 2015. För Hammaren 21 fås en minskning av driftskostnaden för värme med 75 % då konvertering sker till bergvärme och med 39 % då konvertering sker till fjärrvärme. Energiförbrukningen för värme minskar med 74 % om bergvärme installeras. För en kommersiell fastighetsägare ger en investering i ett energibesparande värmesystem ett ökat fastighetsvärde, då driftkostnaderna blir låga och mindre känsliga för ökade energipriser. Låga driftskostnader gör det också möjligt att hålla en attraktiv hyresnivå. Det befintliga fastighetsbeståndet i Sverige omfattar 3,2 miljoner fastigheter. Nybyggnationen är endast 13 000 fastigheter per år, vilket innebär att det är energibesparande åtgärder i befintliga fastigheter, som ger de största minskningarna av koldioxid till atmosfären. Klövern AB har som motto att kunna erbjuda miljöanpassade lokaler, som utvecklas och förvaltas med minsta möjliga resursåtgång och miljöpåverkan. Rapporten visar att en konvertering av uppvärmningssystemet till bergvärme skulle minska koldioxidutsläppet med 75 %. Motsvarande minskning vid konvertering till fjärrvärme är 88 %. Resursåtgången av bränsle minskar med 76 % för bergvärme, med 87 % för fjärrvärme. Osäkerheten i LCC analysen med total kostnad över 20 år, undersöks med en känslighetsanalys, där indata på inflation, prisökning, installationskostnader samt kalkylränta varieras. Denna analys visar att ju högre prisutvecklingen är, desto större betydelse får driftskostnaderna för uppvärmning, då skillnaderna blir stora mellan nuvarande system och alternativen. Samtliga alternativ av beräkningar ger en besparing jämfört med dagens system, för fjärrvärme efter cirka 3-6 år, för bergvärme efter ca 8-9 år. Den genomsnittliga förbrukningen av energi för värme och varmvatten för lokaler byggda år 1990 är 116 kWh/m2. Rapportens beräknade energibehov ger ett resultat på 117 kWh/m2 vilket indikerar att dimensioneringen är rättvisande. Priser är till möjligast mån anpassade till reella summor, där listpriser har använts utan eventuella rabatter. Installationskostnader vid konvertering är svåra att bedöma, då de beror på många olika faktorer som bör utredas ytterligare. Undersökningen visar dock att 28 installationskostnadernas variation inte har lika stor betydelse som driftkostnaderna, och därmed inte spelar någon överordnad roll. Återställning av mark är inte med i kalkylerna, då de bland annat påverkas av borrhålens placering. De kostnadsposter som är av betydelse för konvertering till bergvärme är driftskostnader samt investeringskostnad för borrhålen. För fjärrvärme är det den fasta avgiften som påverkar driftskostnaden och därmed slutresultatet. Bergvärme Osäkerheter i installationskostnader beror bland annat på att djup till berg inte kan konstateras förrän hålen borras, installationskostnader för rördragning beror på husens utformning, placering av värmesystem o.s.v. Det finns värmepumpar från flera tillverkare på marknaden men endast några få är med i rapporten. Urvalet har gjorts utifrån Energimyndighetens test av villavärmepumpar. De varvtalsstyrda värmepumparna är att föredra, då de klarar hela värmebehovet utan extra energitillförsel från elpatron kalla dagar. Kostnaden över 20 år är ungefär densamma för ett stort system med en värmepump i hus A och kulvert till övriga, som för en mindre värmepump i varje hus. Fördelarna med en värmepump i varje hus är att det för en rimlig installationskostnad även går att utnyttja frikyla, då ingen kulvert krävs. Osäkerheten för installationskostnader är betydligt större än för fjärrvärme, där installationskostnaden är låg. Reparationskostnaderna är också svåra att bedöma, och Folksams undersökning visar att det blir kostsamt om en värmepump går sönder. För en fastighetsägare som Klövern AB är installationskostnaderna för borrhål betydligt större än de för själva värmepumpen/pumparna, så procentuellt sett är utgifter för eventuella pumpbyten eller reparationer små. I dag är varmvattenförbrukningen låg och hur den fördelas per hus behöver utredas mer innan det klart kan sägas vad som är mest lönsamt. I resultaten har det antagits av vattenförbrukningen är lika stor per hus, vilket leder till att med en värmepump i varje fastighet kan värmepumpen med fördel även användas till varmvatten i hus B och C. I hus A är en varmvattenberedare med eldrift att föredra med detta antagande, eftersom installationskostnaden för en passande bergvärmekopplad varmvattenberedare är hög jämfört med kostnadsbesparingen som fås. Stora delar av den omkringliggande marken kommer att grävas upp vid borrning och kostnaden för återställandet av mark bör läggas in i kalkylen. Fjärrvärme Installationskostnaden för fjärrvärme är mycket låg jämfört med bergvärme och kalkylerna blir därmed säkrare. Karlstad Energi äger fjärrvärmecentralen, och alla kostnader för service och reparationer ingår i årsavgiften. Då det inte är möjligt att byta fjärrvärmeleverantör finns det små möjligheter att påverka årskostnaden. Varmvatten produceras samtidigt som värme i fjärrvärmecentralen och leder till att de eldrivna varmvattenberedarna inte behövs. Kostnaden för återställande av mark blir lägre då endast en kulvert in till huset grävs upp. Det är inte ekonomiskt att installera en central i varje hus, eftersom den fasta årsavgiften gäller per central. Fjärrvärme är det bästa alternativet ur ett hållbarhetsperspektiv, då både koldioxidutsläppen och bränsleåtgången är mindre än vid bergvärme. Slutsats Kartläggningen visar att det finns både ekonomiska och miljömässiga vinster med att byta dagens system mot berg- eller fjärrvärme. Ur ekonomisk aspekt är bergvärme det bästa valet, trots höga installationskostnader. En värmepump i varje hus kan kompletteras med frikyla, och på det sättet även förbättra energiupptaget på vintern. Hållbarhetsmässigt ger fjärrvärme minst påverkan på klimat och resursåtgång. Fjärrvärme har den kortaste Pay-off tiden och en låg investeringskostnad. Med fjärrvärmeabonnemang ingår även alla service – och reparationskostnader. 29 Rekommendationer om fortsatt arbete Vid installation av bergvärme är det viktigt att veta det exakta värmebehovet per hus för att kunna dimensionera värmesystemet på bästa sätt. Installationskostnaderna beror på framtida lösning i samtliga lokaler, även de jag ej haft tillgång till. För båda alternativen gäller att kostnader för konvertering är osäkra och bör kontrolleras av en entreprenör som får full tillgång till lokalerna. Kostnader för återställande av mark kan få betydelse för ekonomin i de olika fallen och bör utredas närmare. 30 Referenser Acuna, J., Björn, E., Granryd, E., Mogensen, P., Nowaki, J., Palm, B. & Weber, K. (2013). Bergvärme på djupet- Boken för dig som vill veta mer om värmepumpar. Stockholm: US-AB. Adalberth, K. & Wahlström, Å (2009). Energibesiktning av byggnader-flerbostadshus och lokaler. (3 uppl.). Stockholm: SIS Förlag AB. Alvebro, B. & Sääf, A. (2011). Fastighetsförvaltning. I Fastighetsförvaltning.Fastighetsekonomisk analys och fastighetsrätt : Fastighetsnomenklatur. (11. rev. och utök. uppl uppl.). Stockholm : Fastighetsnytt, 2011;, 523-530. Blok, K., Geng, L., Harvey, D., Lang, S., Levermore, G., Mongameli Mehlwana, A., Mirasgedis, S., Novikov, A., Rilling, J. & Yoshino, H. (2007). Residential and commercial building; Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change I Metz, B., Davidson, O.R., Bosch, V.R. & Dave, L.A. (red.) Climate Change 2007: Mitigation. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.: Cambridge University Press, 389-390. Bondareva, E. (2005).Green Building in the Russian context, an investigation into the establishment of a LEEDBased Green Building rating system in the Russian federation, Cornell University. Tillgänglig: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.116.9872&rep=rep1&type=pdf. Byman, K., Gode, J., Persson, A. & Trygg, L. (2009). Miljövärdering av el ur systemperspektiv. (B1882) www.svenskfjarrvärme.se: IVL. Tillgänglig:http://www.svenskfjarrvarme.se/Global/Energieffektivisering/%C3%96vriga%20dokument/Mil j%C3%B6v%C3%A4rdering%20av%20el%20IVL%20B1882.pdf [20150415]. Dahlbom, M. & Warfvinge, C. (2010). Projektering av VVS-installationer. (1:7 uppl.). Lund: Studentlitteratur AB. Elmberg, A., Elmroth, A. & Wannheden, C. (1996). Hus i Sverige- perspektiv på energianvändningen. Borås: Centraltryckeriet AB. Energimyndigheten (2015). Inflation. Tillgänglig: http://www.ekonomifakta.se/sv/Fakta/Ekonomi/Finansiellutveckling/Inflationen/ [2015-05-10]. Energimyndigheten (2014). Mätningar av kall- och varmvatten förbrukningar. Tillgänglig: https://www.energimyndigheten.se/Statistik/FESTIS/Matningar-av-varm--och-kallvattenforbrukning/ [2015-04-28]. Energirådgivningen (2014). Elvärme-Faktablad. Tillgänglig: http://www.energiradgivningen.se/sites/default/files/root/Faktablad/elvarme_faktablad.pdf [2015-04/23]. Fastighetsägarna Handbok energi - Energieffektivisering. www.fastighetsagarna.se: Fastighetsägarna. Folksam (2015). Folksam granskar rekordstor ökning av trasiga värmepumpar. Tillgänglig: http://media.folksam.se/sv/2010/12/02/folksam-granskar-rekordstor-okning-av-trasiga-varmepumpar/ [2015-05-01]. Karlstad Energi (2014). Fjärrvärme i Karlstad. Tillgänglig: http://www.karlstadsenergi.se/fjarrvarme/fjarrvarme-i-karlstad/ [2015-04/03]. Lantmäteriet Fastigheter. Tillgänglig: http://www.lantmateriet.se/Fastigheter [2015-05-22]. Nibe (2015). Bergvärme. Tillgänglig: http://www.nibe.se/Produkter/Bergvarmepumpar/NIBE-F1345/ [20150424]. 31 Nullis, C. (2014). CO2 concentrations top 400 parts per million throughout northern hemisphere. Tillgänglig: http://www.wmo.int/pages/mediacentre/press_releases/pr_991_en.html [2015-02/22]. SGU (2015). Brunnsarkivet, kartvisare brunnar. Tillgänglig: http://apps.sgu.se/kartvisare/kartvisare-brunnarsv.html [2015-04/10]. SMHI (2014). Växthuseffekten. Tillgänglig: http://www.smhi.se/kunskapsbanken/vaxthuseffekten-1.3844 [20150423]. Södertörns fjärrvärme (2015). Så fungerar fjärrvärme. Tillgänglig: http://www.sodertornsfjarrvarme.se/Fjarrvarme/ [2015-04/20]. Statens Energimyndighet (2015). Test bergvärmepumpar 2012. Tillgänglig: http://www.energimyndigheten.se/Hushall/Testerresultat/Testresultat/Bergvarmepumpar-november2012/?tab=1 [2015-04/21]. Statens Energimyndighet (2014a).Energistatistik för småhus, flerbostadshus och lokaler 2013 (ES 2014:06/ISSN 1654-7543) www.energimyndigheten.se: Statens Energimyndighet. Tillgänglig:https://energimyndigheten.a-w2m.se/Home.mvc?ResourceId=2984. Energistatistik för lokaler 2013. [2015-03-01]. Statens Energimyndighet (2014b). Energistatistik för lokaler 2013. (ES 2014:04) www.energimyndigheten.se: Statens Energimyndighet. Tillgänglig:https://energimyndigheten.a-w2m.se/Home.mvc [20150130]. Statens Energimyndighet (2013). Energiläget 2013. (2013:22) Bromma: Statens energimyndighet. Tillgänglig:https://energimyndigheten.a-w2m.se/Home.mvc [2015-02-25]. Statens Energimyndighet (2008). Koldioxidvärdering av energianvändning. www.energimyndigheten.se: Statens Energimyndighet. Tillgänglig:https://www.energimyndigheten.se/Global/F%C3%B6retag/Milj%C3%B6v%C3%A4rdering/U nderlagsrapport%20CO2%20vardering%20av%20energianvandning.pdf [150420]. Statistiska Centralbyrån (2015). Priser på el för industrikunder jan 2007-. Tillgänglig: http://www.scb.se/sv_/Hitta-statistik/Statistik-efter-amne/Energi/Prisutvecklingen-inomenergiomradet/Energipriser-pa-naturgas-och-el/24719/24726/Genomsnittspriser-per-halvar-2007/212961/ [2015-03-21]. Statistiska Centralbyrån (2008). Priser på el för industrikunder jan 1997- jan 2007. Tillgänglig: http://www.scb.se/sv_/Hitta-statistik/Statistik-efter-amne/Energi/Prisutvecklingen-inomenergiomradet/Energipriser-pa-naturgas-och-el/24719/24726/Matdag-perioden-1-jan-1997-1-jan2007/Priser-pa-el-for-industrikunder-jan-1997-jan-2007/ [2015-03-22]. Svensk Energi (2015). Elpriser och skatter. Tillgänglig: http://www.svenskenergi.se/Elfakta/Elpriser-ochskatter/ [2015-04/21]. Svensk Energi & Svensk Fjärrvärme (2015). Miljövärdering 2014- Guide för allokering i kraftvärmeverk och fjärrvärmes elanvändning. Tillgänglig: http://www.svenskfjarrvarme.se/Global/Rapporter%20och%20dokument%20INTE%20Fj%C3%A4rrsyn/O vriga_rapporter/Miljo/Milj%C3%B6v%C3%A4rdering-2014-Guide-f%C3%B6r-allokering-ikraftv%C3%A4rmeverk-och-fj%C3%A4rrv%C3%A4rmens-elanv%C3%A4dning_vers2015.pdf [201504/25]. Svenska kyl- och värmepumpsföreningen (2015). Varför värmepump. Tillgänglig: http://skvp.se/varmepumpar/varfor-varmepump [2015-04/20]. Vattenfall (2015). Datorer och dess miljöpåverkan. Tillgänglig: http://www.vattenfall.se/sv/datorer.htm [201502-25]. 32 33
© Copyright 2024