6.5 Slutsats av analyser
6.5.1 Slutsats av analys 1
I analys 1 grundfall utan värmelager, konstaterades att oljeanvändningen var högre än den borde ha varit i Gävles fjärrvärmesystem. I optimeringen ökade användningen av kraftvärme och i och med den elproduktionen. Detta gav en ökad intäkt på cirka 50 mkr för försäljning av el.
6.5.2 Slutsats av analys 2
I analys 2 bedöms hur stort ett lager behöver vara för att ersätta värmeproduktion med olja. Ett lager på 200 000m3 räcker till och är tillgängligt då motsvarande storlek står tomma i Gävle hamn.
Analysen visade också att kostnaderna för uppvärmning av lagret betalades av intäkterna från den extra elförsäljningen från Johannes under sommaren. Med detta så är bränslekostnaden för grunduppvärmning av lagret innan det kan tas i bruk gratis.
0 kr 5 000 000 kr 10 000 000 kr 15 000 000 kr 20 000 000 kr 25 000 000 kr 30 000 000 kr 35 000 000 kr 40 000 000 kr
70000 160000 260000 402000 602000 822000 1137000 Lagerstorlek m3
Annuitet elpris ökar med 20 %
5år 10år 15år Investeringsutrymme
60
6.5.3 Slutsats av analys 3
I analys 3 visade det sig att om Johannes körs full drift under en månad så räcker det till för att värma alla bergrum (förutsatt att värmeväxlarkapacitet finns). Det är samma energimängd motsvarande 2007 års oljeanvändning, värmepumpsdrift och Karskärs barkpanna. Den maximal värmemängd som går att lagra i alla Gävles bergrum uppgår till 56 850MWh (se Tabell 6). För att ladda ett lager med den kapaciteten skulle Johannes behöva köras i maximal drift på 77MW under 34 dagar vilket motsvarar en elproduktion på 25 235MWh.
Slutsatsen som kan dras av annuitetsberäkningarna och känslighetsanalysen är att konvertering av oljelager till värmelager mindre än 200 000m3 inte är lönsamma. Investeringarna är relativt okänslig för variationer i el- och bränslepris. Den största intäkten kommer inte från försäljning av el utan från försäljning av värme. Med ett större lager finns det tillgång till mer värme vilket gör att de större lagren är de som ger störst intäkt.
61
7 Diskussion
7.1 Optimeringsmetoden
Den största svårigheten med analyserna och optimeringen var att programvarorna för optimering inte hanterade storleken av problemet. Lösningen med Excel och Solver samt lite visualbasic/macro programmering blev bra men tidskrävande då varje analys tog ungefär tre dagar att utföra på en normal arbetsdator (totalt nio analyser). Innan beslut togs för att optimera på detta sätt undersöktes flera olika programvaror. De som undersöktes var ReMIND, Modest, Solver Premium och
What´sBest. ReMIND och Modest har den begränsningen att dessa inte kan skapa problemet med många tidssteg (8760 timmar) för optimeringsprogrammet Cplex. Solver och What´sBest är tillägg till Excel och därmed väldigt enkelt att använda men har en begränsning i antal variabler och gränser.
Solver och What´sBest finns i versioner utan begränsningar men kostar då ungefär 100 000 kr. Om en totaloptimering hade kunnat utföras skulle vi fått ett resultat som visade laddning och urladdning utan att behöva bestämma laddning/urladdningstider och när det var som billigast och effektivast att ladda.
7.2 Analyserna
Det går att diskutera huruvida systemperspektivet som valdes (maximal inkomst i fjärrvärmesystemet) är bra som ett analytiskt mål. Maximal inkomst åsidosätter många gånger miljömässigt bättre
alternativ och uppmuntrar inte för tillvaratagande av spillvärme. I detta fall är det en följd av att systemet med elcertifikat premierar biobränslebaserad elkraft framför användande av spillvärme. Vi beskrev de båda aktörerna och deras spillvärme som inte användes. Det vi inte beskrev i analyserna var att trots optimering så spilldes även värme i denna modell.
Korsnäs med all sin spillvärme på sommaren har ett bra läge att använda sina utrymmen för värmelagring, dessa borde kunna användas för att minska oljeeldningen och utjämna driften.
Rökgaser är båda fjärrvärmeproducenterna dåliga på att använda. Hade man ett värmelager (eller flera) skulle dessa kunna användas som första reglering när behovet av energi minskar. Denna energi skulle då lagras för senare användning och som kompensation av värmeförluster. Vi är även medvetna om att det behövs högvärdig värme för att spetsa upp spillvärme. Exempelvis går det inte att enbart köra med rökgaskondensering eller ett värmelager med låg temperatur.
I analys 2 förutsattes att effekt och energi från olja skulle ersättas. Resultatet kan även användas för en sammanfattning av bästa synergieffekter. Eftersom två bergrum i Gävle hamn är tomma så borde dessa komma till nytta först. Investeringskostnaden blir inte så stor om effekten begränsas. Om effekten
62
hålls nere så kan det eventuellt bara behövas en extra rördragning från hamnen till lagret och kostnaden för värmeväxlare kan hållas nere.
Annuitetsberäkningarna ger en intressant bild över eventuella investeringar i värmelager. Eftersom vi utnyttjar befintliga bergrum blir det inte så stor skillnad på investeringskostnaderna. De ökar
proportionellt med storleken då den kostnad som varieras är hyra och vattenfyllnad av bergrummen.
Känslighetsanalyser gav relativt små skillnader. Bränslekostnader och försäljning av el är så pass små summor jämfört med den intäkt värmeförsäljningen genererar. Det här är i grund en glädjekalkyl då inga värmeförluster och idrifttagningskostnad finns med. Däremot finns en god portion spillvärme och outnyttjad rökgaskondensering som antagligen kan täcka upp dessa förluster och kostnader.
7.3 Slutdiskussion
Analyserna ger oss en rätt angenäm bild över situationen i Gävle. Att producera värme och sälja den när priset är högre är inte möjligt utan ett värmelager och dessutom svårt då det är otroligt
utrymmeskrävande. Värmelagring i befintliga bergrum ser ut att vara en god affär, både för miljön och för ekonomin. Ökad elproduktion i Johannes och minskning av olja bidrar till att minska utsläppen av koldioxid. Att öka beläggningen på befintliga anläggningar istället för att bygga nya är även det bättre.
Vi har i detta projekt undersökt möjligheterna att använda oljelager som värmelager och funnit att förutsättningarna för detta finns och bör utredas vidare. Vi har även undersökt om det är ekonomiskt rätt att använda värmelager. Där visar enkla kalkyler att det inte borde vara ett problem att få
lönsamhet. Däremot har vi inte på ett vetenskapligt sätt kunnat bedöma kostnaden för värmeförluster och hur lång tid det tar att värma upp berget, om även vi presenterat tidigare erfarenheter. Denna osäkerhet möter vi med det faktum att spillvärme finns som inte utnyttjas och att denna värme
antagligen skulle kunna stå för förlusterna i berget. Genom att konvertera bergrummen till värmelager tar vi inte bara dem i bruk på ett bra sätt, vi bidrar även till sanering av dem då det lagras vatten under en längre tid. Under denna tid hinner oljerester avdunsta och sedimentera.
63
8 Fortsatt arbete
Vi har under projektet funderat på varför Korsnäs använder en oljepanna för uppvärmning av
oljelagret i Karskär. Uppenbarligen finns mycket spillvärme som dessutom verkar har rätt temperatur för uppvärmning av detta lager. Så om man inte använder detta lager som värmelager, varför inte använda spillvärme för uppvärmning av den olja som lagras i nuläget?
En intressant aspekt är att utreda möjligheterna att utnyttja något av Gävles bergrum som ett korttidslager i kombination med säsongslager.
En annan intressant utredning skulle vara att miljömässigt undersöka vad som är bäst, att använda sig av kraftvärme eller ta till vara all spillvärme.
Sist men inte minst så borde värmeförlusterna i bergrummen undersökas. Under detta projekt hittade vi referenser till olika firmor och tidigare examensjobb som har utfört sådana beräkningar och simuleringar.
64
9 Litteraturförteckning
2007. Jernkontorets energihandbok. [Online] den 29 10 2007. [Citat: den 19 Maj 2008.]
http://energihandbok.se/x/a/d/tabell+%c3%b6ver+v%c3%a4rmev%c3%a4rde+och+densitet/Tabell-over-varmevarde-och-densitet-for-nagra-vanliga-branslen.html.
Alfalaval. 2004. Teorin bakom värmeöverföring. www.alfalaval.com. [Online] den 18 02 2004. [Citat:
den 25 04 2008.]
http://www.alfalaval.com/digitalassets/2/file26878_2_Teorin_bakom_vXrmeXverfXring.pdf.
Alvarez, Henrik. 2006. Energiteknik. Energiteknik. 2006, ss. 263-264, 608-609.
Andersson, Conny. 2008. Oxelösunds Kommun. [interv.] Dan Björsell. den 24 04 2008.
Björnwall, Åke. 2008. Presentation för examensjobbare. Gävle : u.n., den 16 04 2008.
Bäckström, Ulrika. 2008. Produktionsingenjör Karskär Energi AB. [interv.] Dan Björsell. den 16 05 2008.
Ekengren, Rune Bergström Östen. 1993. Konvertering av oljebergrum till energilager. Stockholm : Byggforskningsrådet, 1993.
Eksperter i Team, Svein Gunnar Hjorteset, Espen Rødseth Hansen, Ingun Rueslåtten, Tormod Spangelo, Arild Gjerde. 2002. Termisk Energilager i Trondheim Mulighet for bruk av sesongbasert lagring av termisk energi for. 2002.
Energimyndigheten. 2000. Energimyndigheten. Elmarknaden. [Online] den 01 01 2000. [Citat: den 20 04 2008.]
http://www.swedishenergyagency.se/web/biblshop.nsf/FilAtkomst/svelmark.pdf/$FILE/svelmark.pdf?
OpenElement.
—. 2008. Energimyndigheten. Handel med utsläppsrätter. [Online] den 04 01 2008. [Citat: den 26 05 2008.] http://www.energimyndigheten.se/sv/Foretag/Utslappshandel/.
—. 2008. Prisblad för biobränslen torv m.m. Nr 1/ 2008. den 01 01 2008.
Enström, Lucas. 2008. Kördata Johannes. Gävle : u.n., den 22 05 2008.
Ericsson, Tomas. 2008. Säljare Alfalaval. [interv.] Dan Björsell. den 20 05 2008.
Gavlevatten. 2007. Taxa för Gävle kommuns allmänna vatten- och avloppsanläggning. Gavlevatten.
[Online] den 01 09 2007. [Citat: den 03 06 2008.]
http://www.gavlevatten.se/pdf/TAXA%202007.09.01.pdf.
Ghebremedhin, Alemayehu. 2008. Forskningsingenjör, Linköpings Universitet. [interv.] Dan Björsell Johan Enström. den 20 05 2008.
Gävle Energi AB Toni Holkko. 2008. Miljörapport Ersbo och Carlsborg hetvattencentraler Gävle energi. Gävle energi. [Online] den 20 januari 2008. [Citat: den 23 04 2008.]
http://www.gavleenergi.se/include/omgavleenergi/miljoarbete/dokument/Miljorapport_Ersbo_2007.pd f
65 http://www.gavleenergi.se/include/omgavleenergi/miljoarbete/dokument/Miljorapport_Carlsborg_200 7.pdf.
GävlehamnAB. Gävle hamn. [Online] [Citat: den 16 05 2008.] http://www.gavle-port.se/gfx/vy_logo.jpg.
Hemlin, Ingemar. 2008. Driftingenjör . [interv.] Johan Enström Dan Björsell. den 22 04 2008.
Jönsson, Ottosson,Svensson. 2007. Överskottsvärme från kemiska massabruk -En socioteknisk analys av interna och externa användningspotentialer. 2007. s. 32. ISSN 1403-8307.
Karlsson, Daniel. 2008. Bergrumsanläggningen. Gävle, Sverige : u.n., den 18 04 2008.
KarskärEnergiAB. 2008. Karskär Energi. [Online] den 18 04 2008. http://www.karskarenergi.se/.
Larsson, Kjell. 2008. Fortum Värme. [interv.] Dan Björsell. den 24 04 2008.
Linda Astner, miljösamordnare. 2008. Gävle Hamn MILJÖRAPPORT 2007. [Online] den 28 03 2008. [Citat: den 20 05 2008.] http://www.gavle-port.se/filearchive/miljorapport_2007.pdf.
Lindström, Nils. 2008. Miljö och Geokemi, SGU. [interv.] Johan Enström. den 19 Maj 2008.
Nationalencyklopedin. 2004. Nationalencyklopedin. [Online] den 22 04 2004. [Citat: den 25 04 2007.] http://www.ne.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=726576&i_word=utsl%e4ppsr%e4tt.
Nordell. 2007. Bo Nordell, Energitinget, den 21 mars 2007. Stockholm : u.n., den 21 Mars 2007.
2008. Nordpool. Nordpool. [Online] 2008. [Citat: den 15 04 2008.] http://www.nordpool.com/.
SGU. 2006. Avveckling av oljelager i oinklädda bergrum. u.o. : SGU Sveriges geologiska undersökning, 2006.
Svend Frederiksen, Sven Werner. 1993. Fjärrvärme, Teori, teknik och funktion. Lund : Studenlitteratur, 1993.
SVK. 2008. Cesar. SVK. [Online] den 26 05 2008. [Citat: den 26 05 2008.] https://elcertifikat.svk.se/.
—. 2008. Svenska kraftnät. Svenska Kraftnät. [Online] 2008. [Citat: den 26 5 2008.]
https://elcertifikat.svk.se/.
Winqvist, Mellgren. 1988. Going Underground : “Heat storage – Seeking an alternative to oil”.
1988.
1999. www.eslov.se. [Online] 1999.
http://www.eslov.se/download/18.6c8603cb107de19ee7a8000199/BilagaFakta1.pdf.
xldennis. www.xldennis.com. xldennis. [Online] [Citat: den 15 Maj 2008.]
http://www.xldennis.com/annuitet.htm.
66
Bilaga 1 Diagram från analys 1
Figur 32 Totalproduktion 2007
Figur 33 Optimerad produktion från analys 1 0
50 100 150 200 250 300
Totalproduktion GE Totalproduktion Korsnäs
-50 0 50 100 150 200 250 300
Totalprod GE Totalprod Korsnäs
67
Bilaga 2 Optimeringsmodell i Excel
Figur 34 Optimeringsmodell i Excel
68
Bilaga 3 Exempel på resultat av optimering
Figur 35 Resultatexempel i Excel
69
Bilaga 4 Diagram från analys 3
Figur 36 Varaktighetsdiagram över obegränsat värmelager -20
0 20 40 60 80 100 120 140
1 200 399 598 797 996 1195 1394 1593 1792 1991 2190 2389 2588 2787 2986 3185 3384 3583 3782 3981 4180 4379 4578 4777 4976 5175 5374 5573 5772 5971 6170 6369
Varaktighetsdiagram värmelager
70
Bilaga 5 Annuitetsdiagram från känslighetsanalys
Figur 37 Annuitet el och bränslepris ökar 20 %
Figur 38 Annuitet elpris minskar 20 % 0 kr
5 000 000 kr 10 000 000 kr 15 000 000 kr 20 000 000 kr 25 000 000 kr 30 000 000 kr 35 000 000 kr 40 000 000 kr
70000 160000 260000 402000 602000 822000 1137000 Lagerstorlek m3
Annuitet både el och bränslepris ökar 20 %
5år 10år 15år Investeringsutrymme
0 kr 5 000 000 kr 10 000 000 kr 15 000 000 kr 20 000 000 kr 25 000 000 kr 30 000 000 kr 35 000 000 kr
70000 160000 260000 402000 602000 822000 1137000 Lagerstorlek m3
Annuitet elpris minskar 20 %
5år 10år 15år Investeringsutrymme
71 Figur 39 Annuitet elpris minskar med 50 %
0 kr 5 000 000 kr 10 000 000 kr 15 000 000 kr 20 000 000 kr 25 000 000 kr 30 000 000 kr 35 000 000 kr
70000 160000 260000 402000 602000 822000 1137000 Lagerstorlek m3
Annuitet elpris minskar med 50%
5år 10år 15år Investeringsutrymme