Analyse af projekter med kraftvarme Kursus i analyse af projekter med ren energi Kraftvarmeværk Foto: Warren Gretz, DOE/NREL PIX © Minister for naturlige ressourcer Canada 2001 – 2005.

Formål Gennemgå grundprincipper i kraftvarmesystemer Illustrere vigtige overvejelser i forbindelse med analyse af kraftvarmeprojekter Præsentere RETScreen®-modellen for kraftvarmeprojekter

Hvad får man ud af kraftvarmesystemer? El Varme Bygninger Lokalsamfund Industriprocesser …men også… Forøget energieffektivitet Reduceret spild og udledninger Reduceret transport- og distributionstab Mulighed for at benytte energinettet Køling Biomassefyret kraftværk, USA Foto: Andrew Carlin, Tracy Operators/NREL PIX

Motivationen for et kraftvarmesystem Traditionelle centrale forsyningsnet er ineffektive 1/2 til 2/3 energi spildes som varme Denne varme, som ellers går til spilde, kan bruges til industriprocesser, rum- og vandopvarmning, køling osv. Kraft er typisk dyrere end varme Energispild i forbindelse med centralt system Vedvarende biomasse geotermisk 1.024 Konverteringstab ved termisk produktion 24.726 Eget brug kraftværk 963 Kul 17.075 Total primær energi- tilførsel ved elproduktion 40.180 Transmissions- og distributionstab 1.338 Olie 3.215 Gas 8.384 Brutto- elproduktion 15.454 Netto- elproduktion 14.491 El leveret til kunder 13.153 Industri 5.683 Atomkraft 7.777 Ikke industri 7.470 Vand 2.705 Tilpasset fra World Alliance for Decentralized Energy

Udstødningsgas 15 enheder Varme + udstødning 70 enheder Kraftvarmekonceptet Samtidig produktion af to eller flere slags brugbar energi fra en enkelt energikilde (også kaldet “samgenerering”) Brug af spildvarme fra kraftanlægget Udstødningsgas 15 enheder Varmegenvindingsgrad (55/70) = 78,6% Total nyttevirkning ((30+55)/100) = 85,9% Varme 55 enheder Varme-mængde Afgaskedel Varme + udstødning 70 enheder Brændsel 100 enheder Kraft 30 enheder Kraft-mængde Kraftsystem Generator

Kraftvarmebeskrivelse Udstyr og teknologier Køleudstyr Kompressor Absorptionskøleanlæg Varmepumpe osv. Varmeudstyr Kedel / fyr / ovn Genindvinding af spildvarme Kraftudstyr Gasturbine Gasturbine-combined cycle Dampturbine Stempelmotor Brændselscelle osv. Gasturbine Foto: Rolls-Royce plc Køleudstyr Foto: Urban Ziegler, NRCan

Kraftvarmebeskrivelse (fortsat) Brændselstyper Fossilt brændsel Naturgas Diesel (nr. 2 olie) Kul osv. Vedvarende brændsel Træaffald Affaldsgas Biogas Biprodukter fra landbruget Bagasse Specialdyrkede afgrøder osv. Geotermisk energi Hydrogen osv. Biomasse til kraftvarme Foto: Warren Gretz, DOE/NREL Geotermisk gejser Foto: Joel Renner, DOE/ NREL PIX

Kraftvarmebeskrivelse (fortsat) Anvendelsesmuligheder Enkelte bygninger Kommercielle og industribygninger Flere bygninger Energinet (f.eks. lokalsamfund) Industriprocesser Kraftvarme Kitchener Rådhus Foto: Urban Ziegler, NRCan Affaldsgas kraftvarme til fjernvarmenet, Sverige Mikroturbine i drivhus Foto: Urban Ziegler, NRCan Foto: Urban Ziegler, NRCan

Energinet Varme fra et kraftvarmeværk kan distribueres til mange nærliggende bygninger og bruges til varme og køling Isolerede stålrør graves 0,6-0,8 m ned i jorden Fordele sammenlignet med når hver enkelt bygning har sit eget kraftanlæg: Større effektivitet Udledningskontrol på enkelt værk Sikkerhed Komfort Driftskomfort Etableringsomkostninger er typisk større Energiværk Fjernvarmenet, varmtvandsledninger Foto: SweHeat Foto: SweHeat

Omkostninger ved kraftvarmesystem Omkostninger varierer meget Etableringsom- kostninger Udstyr til kraftfremstilling Varmeudstyr Køleudstyr Elektrisk sammenkobling Tilkørselsveje Ledninger til energinet Tilbagevendende omkostninger Brændsel Drift og vedligehold Udskiftning af udstyr og reparationer RETScreen eludstyrstype Typiske installationsomkostninger Stempelmotor 700 til 2.000 Gasturbine 550 til 2.500 Gasturbine – combined cycle 700 til 1.500 Dampturbine 500 til 1.5000 Geotermisk system 1.800 til 2.100 Brændselscelle 4.000 til 7.700 Vindmølle 1.000 til 3.000 Vandturbine 550 til 4.500 Solenergimodul 8.000 til 12.000 Bemærk: Typiske installationsomkostninger i canadiske dollars pr. 1. januar 2005. Omtrentlig vekselkurs var på det tidspunkt 1 CAD = 0,81 USD og 1 CAD = 0,62 EUR

Overvejelser om kraftvarmeprojekter Pålidelig langtidslevering af brændsel Anlægsomkostninger skal styres Der skal være en “kunde” til både varme og kraft Skal forhandle salg af el til forsyningsnettet, hvis ikke alt bruges på stedet Værket skal typisk have en størrelse, så det passer til varmegrundlasten (dvs. minimum varmelast under normale driftsforhold) Varmeoutput typisk svarende til 100%-200% af eloutput Varme kan bruges til køling via absorptionskøleanlæg Risiko i forbindelse med usikkerhed om fremtidig spredning i el-/naturgaspriser

Eksempel: Canada Enkelte bygninger Bygninger, der kræver varme, køling og pålidelig elforsyning Hospitaler, skoler, kommercielle bygninger, landbrugsbygninger osv. Hospital, Ontario, Canada Foto: GE Jenbacher Stempelmotor Exhaust Heat Recovery Steam Boiler Foto: GE Jenbacher Foto: GE Jenbacher

Eksempel: Sverige og USA Flere bygninger Gruppe af bygninger der får varme/køling fra centralt kraftanlæg Universiteter, kommercielle bygninger, lokalsamfund, hospitaler, industrikomplekser osv. Energinet Energiværk Turbine brugt på MIT, Cambridge, Mass. USA Foto: SweHeat

Eksempel: Brasilien Industriprocesser Bagasse til varmefremstilling ved mølle, Brasilien Industrier med et højt, konstant varme- eller kølebehov er oplagte kandidater til et kraftvarmeværk Brændsel Forbrændings kammer Kompressor Gasturbine Generator Elmængde Foto: Ralph Overend/ NREL Pix Udstødningsgas Luft Brændsel – kanalbrænder Damp Industrier, der producerer spildmateriale, som kan bruges til at lave varme og kraft, kan også bruge systemet Afgaskedel Dampturbine Generator Elmængde Fødevand Udtagsport Modtryksudgang Varme mængde Varme mængde Kondensator

Eksempel: Canada og Sverige Affaldsdepotgas Affaldsdepoter producerer metan, når affaldet nedbrydes Dette kan bruges som brændsel til køle-, varme- eller kraftprojekter Affaldsdepotgas Opsamlingscyklus Dampproduktion Proces Rørsystem til opsamling af affaldsdepotgas Kompressor Køler/tørrer Filter Elproduktion Flamme Foto: Gaz Metropolitan Affaldsdepotgas kraftvarme til fjernvarmenet, Sverige Foto: Urban Ziegler, NRCan

Model for RETScreen® kraftvarme-projekt Verdensomspændende analyse vedrørende energiproduktion, levetidsomkostninger og reduktion i drivhusgasudslip Køling, varme, kraft og alle kombinationer heraf Gas- eller dampturbiner, stempelmotorer, brændselsceller, kedler, kompressorer osv. Mange slags brændsel spændende fra fossilt brændsel til biomasse og geotermisk brændsel Forskellige driftsstrategier Affaldsdepotgasværktøj Energinet Inkluderer også: Mange sprog, enhedsomskifter og brugerværktøjer

Model for RETScreen® kraftvarmeprojekt Brændsel Varme- system Varme Varme- mængde Egenskaber for forskellige typer projekter Kun varme Kun kraft Kun køling Kombineret varme og kraft Kombineret køling og kraft Kombineret varme og køling Kombineret køling, varme og kraft Genvindingsvarme Varme Kulde Køle- mængde Kølesystem El Brændsel El Elsystem Elmængde

Model for RETScreen® kraftvarmeprojekt Varmesystemer Spidslast varme Last (kW) Mellemlast varme Grundlast varme Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Måned Varme El Køling

Model for RETScreen® kraftvarmeprojekt Kølesystemer Last (kW) Spidslast køling Grundlast køling Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Måned Varme El Køling

Model for RETScreen® kraftvarmeprojekt Kraftsystemer Last (kW) Spidslast el Mellemlast el Grundlast el Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec Måned Varme El Køling

RETScreen® Kraftvarmeenergi- beregninger Vurder laster og krav: Varmeprojekt Køleprojekt og/eller Kraftprojekt Definer udstyrs egenskaber Beregn leveret energi og tilsvarende brændselsforbrug Se e-lærebog Analyse af projekter med ren energi: RETScreen® teknik og cases Kapitel om analyse af projekt om kraftvarme Simplificeret flowchart af energimodel for kraftvarme

Valideringseksempel af model af RETScreen® kraftvarmeprojekt Fuldstændig validering af uafhængig konsulent (FVB Energy Inc.) og mange betatestere fra industrien, kraftværker, stat og uddannelsesinstitutioner Sammenlignet med mange andre modeller og/eller målte data med meget gode resultater (f.eks. beregninger af dampturbines ydeevne i sammenligning med firmaet GE Energy’s processimuleringssoftware kaldet GateCycle) Dampturbine sammenligning af ydelser Kpph = 1.000 lbs/hr

Konklusioner Kraftvarmesystemer anvender varme, der ellers ville være blevet spildt Ved hjælp af få inddata beregner RETScreen behov og lastvarighedskurver, leveret energi og brændselsforbrug for forskellige kombinationer af varme-, køling- og/eller kraftsystemer RETScreen giver betragtelige omkostningsbesparelser i forundersøgelsesfasen

Spørgsmål? www.retscreen.net Modul til analyse af projekter med kraftvarme RETScreen® International kursus til analyse af projekter med ren energi For yderligere information besøg RETScreens hjemmeside på www.retscreen.net