I följande delkapitel presenteras utformningen och arbetsgången för fallstudien.
4.3.1 Utformning och användning av fallstudie
Att använda fallstudie som en forskningsmetod är att föredra när frågor som är av karaktären ”hur” och ”varför” ska besvaras samtidigt som man har lite kontroll över beteendemässiga faktorer och undersöker ett
nutida fenomen (Yin, 2014) och ansågs därför relevant att applicera i det här examensarbetet. En fallstudie med endast ett studerat fall kan enligt Yin (2014) användas för att generalisera teorier vilket tillsammans med att analysera det studerade fallet är målet med en fallstudie. Det är viktigt att målet med en fallstudie inte är ett specificerande där man använder det studerade fallet för att extrapolera sannolikheter. En fallstudie är uppbyggd av sex olika faser; planering, utformning, förberedelser, datainsamling, analys och delgivning. Relationen mellan dessa olika faser visualiseras i Figur 15. Yin (2014) belyser vikten av att vara adaptiv i fallstudien baserat på vilken data som finns i datainsamlingsfasen, att vara adaptiv betyder dock inte att man ska vara mindre strikt när det gäller att följa processen för hur en fallstudie genomförs utan istället arbeta med fallstudie som en iterativ process.
Figur 15. Visualisering av processen för genomförande av fallstudie.
I utformningen av en fallstudie ingår tre steg vilka är viktiga att noggrant genomföra för att lägga grund för en lyckad fallstudie. I det första steget är det viktigt att förstå förutsättningarna för det studerade fallet och baserat på det, definiera de teser fallstudien ska bekräfta och de frågeställningar fallstudien ska besvara (Yin, 2014). Att ta sig tid till detta steg är av stor vikt för en framgångsrik fallstudie då projektbeställarens kunskapsbas initialt kan vara begränsad.
I det andra steget av fallstudien ska en passande utformning av fallstudien väljas där antingen ett eller flera fall kan studeras på vilka ett holistiskt eller inbäddat tillvägagångssätt appliceras (Yin, 2014). Studier av ett enda fall nämns som fördelaktiga när fallstudien ska fylla ett långsiktigt eller avslöjande syfte. I denna fallstudie tillämpades ett inbäddat tillvägagångssätt på ett specifikt fall då fallstudien behövde ta hänsyn till ett antal osäkra faktorer. Ett inbäddat tillvägagångssätt är bättre när datan är ofullständig eller vissa odefinierade faktorer måste tas hänsyn till då en helsystemsanalys blir på en allt för spekulativ nivå. Ett inbäddat tillvägagångssätt används för att beskriva ett fenomens funktioner, sammanhang och process och tillåter en mer detaljerad utredningsnivå genom identifiering av underenheter.
I det tredje steget ska teori kopplas till fallstudien, där teorin kan underbygga men också ifrågasätta och begränsa resultaten (Yin, 2014). Antingen kan en initial litteraturstudie genomföras där andra studier inom området ligger till grund för formulering av frågeställningar. Denna fallstudie inleddes med en litteraturstudie då det ansågs viktigt att frågeställningar anpassades för att möjliggöra jämförelse med tidigare studier inom ämnet.
Slutligen generaliserades resultaten från fallstudien genom analytisk generalisering där resultatet från fallstudien gjordes applicerbart på andra fall baserat på logiska modeller (Yin, 2014). Som grund till den analytiska generaliseringen låg initialt presenterade teorier vilka stärktes av resultat från fallstudien. Utifrån den analytiska generaliseringen kunde nya hypoteser formuleras vilka kan ligga till grund för nytolkningar av genomförda fallstudier eller områden forskning bör fokusera på framöver.
Analysera Delgivning Planera Förbereda Designa Data- insamling
4.3.2 Arbetsgång för fallstudie på Borlänge Energi
I detta examensarbete genomfördes en fallstudie på Borlänge Energis fjärrvärmenät med syfte att utreda potentialen för 4GDH i Borlänge samt hur en omställning till 4GDH ska kunna påbörjas och fortgå i Borlänge. Resultaten från fallstudien generaliserades sedan på en nationell nivå i Sverige med hjälp av insamlad information kring svensk fjärrvärme och den bakomliggande litteraturstudien. För att möjliggöra detta krävdes stor förståelse kring det studerade fallet för att kunna förklara resultaten från fallstudien samt jämföra det mot andra fall. Enligt Yin (2014) är det även av stor vikt att de slutsatser som dras baseras på flertalet beviskällor som oberoende av varandra visar på liknande resultat och således arbeta med triangulering. Fallstudien på Borlänge Energis fjärrvärmenät var utformad i ett antal steg vilka följer nedan:
1. En överblick skapades över Borlänges fjärrvärmenät för att förstå vilka förutsättningar som finns för att arbeta mot 4GDH.
2. Sociala, miljömässiga och ekonomiska fördelar med en total omställning till 4GDH i Borlänge identifierades och undersöktes. Undvikta bränslekostnader och minskade CO2-utsläpp hos
produktionsanläggningar till följd av lägre tillförsel- och returtemperaturer kvantifierades. Genomförda beräkningar beskrivs i detalj i avsnitt 4.4.
3. En detaljerad kundanalys hos Borlänge Energi genomfördes för att identifiera kunder med förutsättningar som lämpar sig för 4GDH. Baserat på litteraturstudien ställdes ett antal kriterier upp baserade på egenskaper som eftersträvas hos en byggnad för att lågtempererad fjärrvärme ska kunna nyttjas för att möta uppvärmnings- och tappvarmvattenbehovet. Genom samråd med Borlänge Energi, Borlänge Kommun och lokala fastighetsbolag, samt uppsatta kriterier identifierades lämpliga kunder där möjligheter till 4GDH undersöktes djupare.
4. En analys av tekniska hinder och lösningar som finns för att påbörja en omställning till 4GDH baserat på utvalda kunder genomfördes. Som bakgrund till detta låg genomförd litteraturstudie med syfte att kartlägga tidigare identifierade barriärer och lösningar för arbete mot 4GDH. Baserat på litteraturstudien och studerade fall av omställning mot 4GDH, se avsnitt 3.4, togs förslag fram på tekniska lösningar för ett antal kunder lämpade för 4GDH. Bland annat beräkningar som återfinns under avsnitt 4.4. ligger till grund för framtagna förslag.
5. En ekonomisk analys genomfördes där kostnader och intäkter av att arbeta mot 4GDH med utvalda kunder i Borlänge Energis fjärrvärmenät kartlades. Ekonomiska nyckeltal som nyttjades återfinns under avsnitt 4.5. Kostnader som undersöktes är kopplade till ny- eller ombyggnation av fjärrvärme där kostnader för komponenter som rör och fjärrvärmecentraler samt kostnader för arbete att bygga fjärrvärme togs hänsyn till. Intäkter undersöktes dels i form av fler betalande kunder samt kostnadsbesparingar av lägre fjärrvärmetemperaturer vilka togs fram i steg 2. Med hjälp av den ekonomiska analysen kunde behovet av nya prismodeller för lågtempererad fjärrvärme diskuteras.
4.3.3 Kriterier för urval av kunder i Borlänge
Utifrån genomförd litteraturstudie har ett antal kriterier identifierats för att avgöra om en fjärrvärmekund är lämpad för att möta uppvärmnings- och tappvarmvattenbehovet med lågtempererad fjärrvärme, vilka presenteras nedan. Dessa kriterier har verifierats genom att tillvägagångsätt vid tidigare studier av liknande frågor av Ianakiev et al. (2017) och M. Köfinger et al. (2016) har granskats.
Byggnadstekniska aspekter
En av förutsättningarna som bör undersökas för att avgöra hur lämplig en kund är för en potentiell anslutning till ett 4GDH är de byggnadstekniska aspekterna. Följande aspekter identifierades som nödvändiga att undersöka:
• Byggnadsår: Byggnaden ska helst vara byggd 1980 eller senare då det generellt innebär en tillräckligt god byggnadsteknisk prestanda med avseende på täthet och isolering. Alternativt är byggnaden äldre men har genomgått omfattande energirenoveringar (Rønneseth et al., 2019). Vid val av kunder i Borlänge eftersträvas nybyggda, nyrenoverade eller planerade byggnader där en viss tyngd läggs på att finna en diversitet av olika slags kunder.
• Värmeanvändning: För att möta uppvärmningsbehovet i en byggnad med lågtempererad fjärrvärme krävs det att byggnaden är förhållandevis välisolerad eller har låga komfortkrav. För en lägsta accepterad inomhustemperatur på 19 °C kan en specifik årlig energianvändning för uppvärmning på 110 kWh/m2 vara låg nog för att möta uppvärmningsbehovet med 4GDH (Rønneseth et al., 2019). Är
dock att nya byggnader ska ha ett årligt uppvärmningsbehov kring 50 kWh/m2 och då kan
säkerligen värmebehovet mötas av 4GDH. Vid val av kunder i Borlänge utesluts alla kunder med ett
högre årligt uppvärmningsbehov än 90 kWh/m2 och kunder med betydligt lägre uppvärmningsbehov
än så eftersträvas. Detta då Folkhälsomyndigheten inte rekommenderar temperaturer lägre än 20 °C i en lägenhet under längre tidsperioder (Fastighetsägarna, 2021).
• Uppvärmningssystem: Både uppvärmningssystem med radiatorer och golvvärme går att ansluta till 4GDH. Golvvärme är optimalt då det innebär en stor uppvärmande area samtidigt som låga returtemperaturer kan erhållas (Boverket, 2012). Vid val av kunder i Borlänge eftersträvas kunder med golvvärme som uppvärmningssystem men det ses inte som en begränsande faktor om kunden använder radiatorer.
• Avkylning: Beroende på byggnadens avkylning, det vill säga hur stor sänkning av temperaturen är mellan tillförsel- och returtemperatur, kan en byggnad bedömas vara mer eller mindre lämpad för 4GDH. En stor avkylning tyder på att byggnaden inte har några processer som kräver höga temperaturer. Höga returtemperaturer och därmed låg avkylning nämns som ett problem vid lågtempererad fjärrvärme i äldre byggnader (Averfalk & Werner, 2017). Borlänge Energi har satt upp ett mål om 40 °C avkylning som genomsnitt hos de fjärrvärmekunder som inte är villor vilket i dagsläget inte nås. Vid val av kunder i Borlänge har kunder som har eller förutspås kunna ha en större avkylning än 40 °C med dagens tillförseltemperatur eftersträvats.
Aspekter relaterat till omgivningen
Utöver att undersöka faktorer relaterade till byggnaden är det även viktig att ta hänsyn till förutsättningar i den specifika kundens omgivning. Utifrån litteraturstudie om 4GDH ansågs följande aspekter vara relevanta att undersöka:
• Närhet till existerande fjärrvärmenät: En teknisk lösning för att sänka tillförseltemperaturen hos vissa kunder är att bygga mindre sekundärnät där existerande fjärrvärmenätet kan nyttjas. En vanlig lösning är att nyttja returflödet i det befintliga fjärrvärmenätet som framledning i det sekundära nätet. För att avgöra om en sekundäranslutning till det existerande systemet är ekonomiskt försvarbar och tekniskt möjlig krävs det att närheten till fjärrvärmeledningar med tillräckligt stora flöden beaktas. Vid val av kunder i Borlänge har således kunder som inte är belägna i områden där fjärrvärmeledningar finns i dagsläget uteslutits.
• Temperatur och flöde i returledning: För att avgöra om och vilken typ av sekundäranslutning som är ekonomiskt försvarbar och tekniskt möjlig krävs det att temperaturen och flödet för returvattnet vid den potentiella nyanslutningen beaktas. Då 4GDH strävar mot tillförseltemperaturer på 50 °C kan det ses som ett riktmärke vilken returtemperatur som krävs för att enbart returvatten ska kunna möta uppvärmningsbehovet. Dessutom måste flödet i returledningarna vara så pass högt att uppvärmnings- och tappvarmvattenbehovet kan mötas utan att risk för rundgång uppstår. Vid val av kunder i Borlänge har således returtemperaturen och returflödet från omkringliggande fjärrvärmekunder beaktats där höga temperaturer och flöden har setts som fördelaktigt.
• Närhet till industri eller andra värmekällor: Lågtempererad fjärrvärme möjliggör att nya värmekällor kan nyttjas, bland annat restvärme från industrier, serverhallar och andra verksamheter. Om det finns närliggande industrier eller verksamheter med lågtempererad restvärme är det därför en aspekt värd att beakta. En liknande lösning som används iBrunnshög i Lund kan då appliceras, där lågtempererad värme från en forskningsanläggning tillgodoser fjärrvärmenätet med värme (Kraftringen, 2018). Vid val av kunder i Borlänge har hänsyn tagits till avståndet till potentiella lågtempererade värmekällor och varit en avgörande faktor vid beslut kring vilken av två likvärdiga byggnader som ska undersökas.
• Omkringliggande infrastruktur: Vid anläggning av rör till nya eller befintliga kunder i fjärrvärmenätet är det av betydelse att beakta den omgivande infrastrukturen. Om kunden är stationerad i ett tätbebyggt område kan det innebära kostsamma implementeringskostnader och störning av omgivningen i den mån att en implementering inte anses vara rimligt (Frederiksen & Werner, 2013). Vid val av kunder i Borlänge har därför kunder som ligger mycket centralt i staden undvikits då kostnaderna för rörläggning förutspås bli stora samtidigt som de medför stor påfrestning för samhället.
Baserat på ovanstående kriterier samt i samråd med Borlänge Energi, Borlänge kommun och lokala fastighetsbolag valdes fem fastigheter ut för undersökning kring att nyttja lågtempererad fjärrvärme, dessa presenteras i 5.1.