28 har kostnaden för kundcentralsåtgärder varierats runt basfallet av 2000 SEK per kundcentral. Som kan utläsas från tabellen har detta en stor inverkan för lönsamheten och hur många centraler som bör åtgärdas för att uppnå störst vinst.
Tabell 2 presenteras en känslighetsanalys där den kalkylerade livslängden på kundcentralsåtgärderna har varierats från basfallets 10 år. Där kan man se hur en längre kalkylerad livslängd leder till större vinst över livscykeln, vilket man väntar sig för de flesta typer av investeringar. I Tabell 3 varieras elpriset från basfallets 570 SEK/MWh för att simulera olika framtida scenarier på elmarknaden på Gotland. Ingen känslighetsanalys görs på träflispriset då den marknaden är mer lokal och inte har samma prisfluktuationer som elmarknaden.
Tabell 1: Känslighetsanalys av hur åtgärdskostnaden per central inverkar lönsamheten.
Åtgärdskostnad [SEK/central] 1000 2000 (basfall) 4000 6000 Maximal vinst [SEK] 5 105 228 4 299 850 2 996 519 2 110 808
Optimalt antal åtgärder 900 750 500 350
Tabell 2: Känslighetsanalys av hur den kalkylerade livslängden på åtgärderna inverkar lönsamheten.
Kalkylerad livslängd för åtgärd [år] 5 10 (basfall) 15 Maximal vinst [SEK] 2 200 236 4 299 850 5 491 227
Optimalt antal åtgärder 750 750 750
Tabell 3: Känslighetsanalys av hur det långsiktiga elpriset påverkar lönsamheten.
Genomsnittligt elpris [SEK/MWh] 285 570 (basfall) 855 Maximal vinst [SEK] 2 946 642 4 299 850 5 677 641
29
6 DISKUSSION
Detta kapitel är uppdelat i två huvuddelar. Först kommer beräkningsresultaten att diskuteras och analyseras vilket sedan följs av en diskussion om implementeringen av dessa kundcentralsåtgärder och sist möjliga nästa steg mot mer energiservicebaserade affärsmodeller.
6.1 E
KONOMI OCH CENTRALA SLUTSATSERI Figur 8 går det att avläsa att det är lönsamt för GEAB att åtgärda en relativt stor andel av fjärrvärmenätets kundcentraler. Etableras kundcentralseffektiviseringar som en rutinmässig process inom GEAB finns det också skäl att tro att åtgärdskostnaden per central kommer gå ned då teknikerna blir mer invanda i hur de skall hantera besöken effektivt. Sett ur ett lönsamhetsperspektiv bör inte åtgärder göras på centraler som är så trasiga att de helt behöver bytas ut om denna kostnad helt allokeras till detta effektiviseringsprogram.
Den lönsamhetskalkyl som utförts i detta arbete har två inkomstposter, värmebesparingar och pumpelsbesparingar. Att pumpelsbesparingen skulle vara jämnstor med värmebesparingen var överraskande, men massflödesminskningen som kan uppnås med kundcentralsåtgärder är omfattande och förlusterna har, som tidigare visats, ett tredjepotensberoende till massflödet. Det bör tilläggas att många av de sämst presterande centralerna kan spåras till Visbys innerstad, vilket är det område i nätet med lägst differenstryck. Massflödesminskingen där kommer sannolikt leda till ännu större pumpelsbesparingar än beräknat då fluiden som skall dit strömmar genom längre och smalare rör än nätets genomsnitt och därför ger upphov till större förluster än genomsnittet. Då differenstrycket hos kundcentraler i innerstan länge har varit dåligt har det lett till att hela Visbys fjärrvärmesystems reglerats efter detta område. Ett första steg kan vara att åtgärda de underpresterande kundcentralerna i innerstan då det kommer ge mer än bara den ekonomiska vinning som räknats fram i detta arbete.
Beräkningsmodellen som använts räknar endast med den värmebesparing som direkt kan kopplas till sänkta returledningstemperaturer, vilket är förlusterna i returledningen. På sikt kommer en sänkt returledningstemperatur i nätet möjliggöra flera olika förbättringar som ökad verkningsgrad i produktionsanläggningarna och ge lägre framledningstemperatur under en större del av året. Detta eftersom den levererade värmeeffekten är proportionerlig mot temperaturdifferensen och lägre returtemperatur då gör att framledningstemperaturen kan sänkas. Dessa förändringar kommer förbättra lönsamheten för GEAB, men de är svårare att kvantifiera och spåra direkt till sänkt returledningstemperatur. Som nämndes i bakgrunden är också en låg returtemperatur ett måste för att implementera många av de förändringar som krävs för att gå över till fj ärde generationens fjärrvärme. Det är alltså något som GEAB sannolikt behöver göra om de skall fortsätta minska sitt klimatavtryck och öka sin resurseffektivitet under de kommande årtiondena. Som det är nu har dock GEAB redan en framledningstemperatur som ligger nära den undre gränsen för att inte riskera tillväxt av legionellabakterier i kundernas tappvarmvatten. Enligt Lund m.fl. (2018) går det dock att sänka framledningstemperaturen ytterligare om man kan gå ifrån recirkulerande tappvarmvattensystem hos kunderna och istället installera direktvärmeväxlat tappvarmvatten, det vill säga att tappvarmvattnet värms samtidigt som det efterfrågas. I de recirkulerande system som
30 inte kan bytas ut kan man installera små direktelsvärmare för att höja vattentemperaturen de sista graderna. Dessa elektriska eftervärmare är inte svåra att installera, men bör inte användas som standardlösning då direktverkande elvärme medför en hög primärenergianvändning. Ett av huvudsyftena med fjärrvärme är att ha högre resurseffektivitet så om primärenergianvändningen blir för hög är inte fjärrvärme försvarbart.
6.2 M
ODELLERINGDå målet med denna rapport var att undersöka lönsamheten av returtemperatursänkande åtgärder hos fjärrvärmesystemets kundcentraler fanns det egentligen aldrig ett behov att simulera fjärrvärmesystemet i sig. Fördelen med att istället konstruera en enklare beräkningsmodell, såsom gjordes i detta arbete, är att den uppskattade effektiviseringspotentialen är begränsad av uppmätt data. Om den totala värmeförlusten är uppmätt till 100 MWh/år kommer förlusten som allokeras till returledningen alltid hamna under 100 MWh/år, något som inte alls är säkert om man istället gör en nätsimulering. I många fall är också en simulering enormt tidskrävande, om det skall vara värt borde den användas till mer än bara kostnadskalkyler. Exempel på detta är dynamiska modeller för att analysera uppstart ifrån driftstopp eller statiska simuleringar med olika kombinationer av aktiva produktionsanläggningar. Det optimala skulle vara om en sådan simuleringsmodell var kopplad till GEAB:s övervakningssystem och därigenom blev mer naturlig att använda för drifttekniker när en analys behövs. För att detta skulle vara användbart bör dock en tätare avläsning av temperaturmätare och flödesmätare göras. För att rättfärdiga denna ökning av utgifter kopplade till datalagring, mjukvara och analysrelaterad arbetstid behöver det finnas komplexa situationer att hantera som exempelvis fjärrvärmekunder med viss egen värmeproduktion, automatiserade reglersystem eller liknande. Som det är nu står GEAB inför mycket mer uppenbara problem; höga returtemperaturer från kunder och ett varmare klimat som minskar värmeförsäljningen. Att först och främst lägga fokus på dessa frågor är sannolikt mer lönsamt i detta skede, även om digitaliseringen på sikt behöver genomföras för att fortsätta energieffektivisera, eller till och med gå över till fjärde generationens fjärrvärme.
Modellen som använts i denna studie kan med enkelhet appliceras på fjärrvärmesystem som är större eller mindre än Visbys system då den baseras på loggningsdata som måste samlas in för att beräkna kundernas värmeanvändning. Ett större fjärrvärmesystem med fler kunder och fler produktionsanläggningar är inte ett problem då modellen inte behöver veta vart de är placerade geografiskt i förhållande till varandra. Fler noder kan till och med förbättra säkerheten då avvikande värden får mindre påverkan resultatet.
6.3 D
ATA OCH OSÄKERHETERDet indata som användes för beräkningsmodellen var, som tidigare nämnt, hämtad från ett enda avläsningstillfälle. Hade det varit möjligt att skapa medelvärden från längre perioder skulle det varit bra, men begränsningar i datamaterialets formatering gjorde ett sådant tillvägagångssätt mycket omständligt. Det fanns också ett fåtal mätpunkter (mindre än 3 procent) som gav felaktiga mätvärden och därför behövde rensas bort, vilket då hade försvårat en sådan medelvärdesberäkning ytterligare. En av styrkorna med modellen som användes är just att ett
31 bortfall av noder får mycket liten inverkan på helheten då mätdata huvudsakligen används för att beräkna storleksförhållanden på helnätsnivå och inte den totala producerade och använda värmeeffekten.
Markens medeltemperatur antogs vara 4 °C, vilket har en viss inverkan på hur förlusterna allokeras mellan framledningsrören och returledningsrören. Inga tillförlitliga databaser över marktemperaturer i Visby kunde hittas, så denna temperatur är ett rent antagande. Vanligtvis brukar fjärrvärmeledningar förläggas på ett frostfritt djup, vilket då skulle indikera en marktemperatur som alltid håller sig över 0 °C (Fredriksen & Werner, 2015). Fel i årsmedeltemperaturen i marken har sannolikt en begränsad inverkan på resultaten då den bör ligga någonstans kring 2 °C till 8 °C.
Vad gäller kundcentralsåtgärdernas lönsamhet har de viktigaste osäkerheterna livslängd, investeringskostnad och elpris behandlats i känslighetsanalysen. De el- och bränslepriser som har använts i lönsamhetskalkylen är samma som GEAB själva använder för liknande investeringsunderlag. Energimarknaden är i ständig förändring och särskilt den ökande vindkraftskapaciteten på Gotland har lett till tidvis mycket låga elpriser. Hur detta inverkar energipriserna i framtiden är svårt att säga, men större variationer i prissättning är sannolikt. Detta kan göra att lönsamhetskalkylen kommer längre från verkligheten, men så länge den ställs mot andra investeringar som beräknats med samma energipriser bör detta inte ha en nämnvärd inverkan på GEAB:s beslutsprocess.
För att kunna fördela värmeförlusten mellan fram- och returledningarna behövde en del förenklingar göras. Två av dessa utförs för att kunna lösa ekvation (5). Antagandet att värmegenomgångskoefficienten U skulle vara samma för fram och returledningen tar inte hänsyn till variationer i strömningsegenskaper som uppstår av att framledningen har en högre temperatur. I Storck m.fl., (2012) kan man dock se att det är isoleringen kring fjärrvärmerören som kommer vara den dominerande faktorn i värmegenomgångskoefficienten U, inte värmeövergången från fluiden till stålröret. Alltså bör variationer i det inre värmeövergångstalet mellan framledningen och returledningen vara försumbara, även för stora temperaturskillnader. Det andra antagandet var det att en temperatur användes för hela framledningen och en temperatur för hela returledningen. Rent logiskt bör temperaturen sjunka ju längre fluiden strömmar i ledningen i och med att det blir värmeförluster, vilket oftast är fallet. I de grova framledningsrören kan dock temperaturen öka i strömningsriktningen eftersom delar av det tillförda pumparbetet konverteras till friktionsvärme (Fredriksen & Werner, 2015). Anledningen till att endast en temperatur valdes var, återigen, för att det endast är förhållandet mellan framledningen och returledningen som är intressant, inte variationer i ledningarna. I normalfall är också temperaturfallet mycket lågt då fluiden strömmar så fort att den inte hinner kylas av mer än ett par grader. Det är endast under perioder av lågt behov som hastigheterna blir så låga att en avsevärd avkylning kan ske, men det är inte alls önskvärt då man kan ha svårt att leverera högvärdig värme till kunder när behovet av tappvarmvatten plötsligt ökar.
32
6.4 I
MPLEMENTERING AV KUNDCENTRALSÅTGÄRDERSom visades i Figur 7 och Figur 8 kan GEAB tjäna mycket på att energieffektivisera nätets kundcentraler. Avsevärt minskade energikostnader, bättre värmeleveransförmåga till nätets periferi och minskat pumpslitage är flera av fördelarna. Nästa steg blir att faktiskt implementera dessa åtgärder och i detta avsnitt presenteras diskussion och idéer om vilka affärsmodeller och strategier som kan användas.
Ett första steg i utvecklingen mot en mer tjänstebaserad affärsmodell är att ingå avtal om service av kundcentralerna, vilket GEAB redan idag har utformat ett system för. GEAB bör till en början prioritera de kunder med en hög returtemperatur och stor värmeeffekt då de har en stor förbättringspotential. Att börja med åtgärder hos dessa kunder ger med stor sannolikhet goda resultat som skänker förtroende för det fortsatta åtgärdsarbetet och för andra energieffektiviserande lösningar. Över tid behöver dock alla kunder omfattas av serviceavtalet för att kundcentralerna ska få kontinuerligt underhåll och därigenom hållas energieffektiva. Serviceavtalet bör utformas på ett sätt så att avtalet framstår som självklart för kunden, inte minst eftersom servicen i vissa fall kan komma att kräva tillgång till kundernas bostäder. Den fasta kostnaden för serviceavtalet skulle kunna bakas in i den befintliga anslutningsavgiften, eftersom det går att motivera att anslutningsavgifter ska täcka underhåll som håller kundcentralerna i gott skick. Kostnaden för kundcentralsservice kopplad till energieffektivisering behöver dock inte vara lika stor som den frivilliga serviceavtalskostnaden som finns idag då energieffektivisering i sig självt är lönsamt för GEAB, vilket visades i Figur 8. Underhållet kommer sannolikt också att leda till sänkta värmekostnader för Visbys fjärrvärmekunder. GEAB kan belysa detta för att öka acceptansen för höjningen av anslutningsavgiften (Ahvenniemi & Klobut, 2014). Det är viktigt för företag som vill förändra sin affärsmodell att våga experimentera med nya lösningar, samtidigt som experimenten bygger på att lösningarna förväntas vara lönsamma (Chesbrough, 2010). Som tidigare nämnt skulle förtroendet för framtida energiserviceutveckling öka om det första serviceavtalet är lyckosamt. Detta förtroende är en förutsättning för att framtida utveckling av affärsmodellen och är viktig att ha då efterfrågan på värme minskar.
En central fråga som är intressant att diskutera är vem ägandeansvaret för undercentralerna faller på, bolaget GEAB eller kunden som har centralen i sin fastighet. Oavsett vad fallet blir så får det effekter på framtida arbetssätt mot kundcentralerna. Om GEAB tar över ägandet får de mer kontroll och kan lättare utföra underhåll, i alla fall när det gäller större kundcentraler för flerbostadshus, kontorslokaler och industrilokaler. När kundcentralen däremot är förlagd i en privat bostad kan det fortfarande uppstå friktion när GEAB skall ha tillgång till kundcentralen. Ägandeskap innebär också ansvar och GEAB kommer sannolikt hållas ansvariga för att hålla kundcentralerna i bättre skick än i nuläget om de tar över dem. I resultatkapitlet går det att se att en ansenlig andel av kundcentralerna drivs på ett suboptimalt sätt och att fjärrvärmenätet skulle kunna drivas mer energieffektivt om dessa kundcentraler åtgärdas. Att kunderna inte märkt av några särskilda problem trots detta talar för att GEAB bör ha större kontroll över kundcentralerna. En ökad kontroll skulle underlätta för GEAB att bibehålla en hög energieffektivitet i Visbys fjärrvärmesystem. Då GEAB vill vara tillmötesgående mot sina kunder och många kunder inte vet hur de ska ta hand om sin kundcentralcentral finns det en möjlighet att utveckla en servicestruktur. Om man ser till hur sotning och brandskyddstillsyn genomförs så visar det att det är möjligt med
33 denna typ av service, bara kunden får vara med och utforma den (Region Gotland, 2019). Det vill säga att kunden är tvungen att låta en specialist komma och kontrollera hårdvaran som finns installerad hemma med jämna mellanrum. Mycket talar alltså för att det är GEAB som skall äga kundcentralerna och besluta om vilka centraler det ska utföras ingrepp mot. Men den svåraste biten i denna fråga är ändå om det kommer bli lönsamt för GEAB att faktiskt äga centralerna eller om företaget ska fokusera på att utföra service på kundägda centraler.
När fler sensorer införs i nätet eller mer frekvent underhåll genomförs finns det en risk att kundernas integritet blir inskränkt. En större kontroll för GEAB är positivt ur ett effektivitetsperspektiv, men de måste samtidigt se till att kunderna känner sig tillfreds med serviceupplägget. Den data som genereras måste självfallet hanteras korrekt enligt gällande lagar samt i enlighet med vad kunden önskar.
6.5 E
NERGISERVICELÖSNINGARVilka affärslösningar skulle fjärrvärmebolagen kunna implementera i framtiden? En möjlighet är att styra kundernas efterfrågan för att sänka effekttoppar (Peltokorpi m.fl., 2019). Genom att exempelvis lagra energi i byggstommen innan en förväntad effekttopp i nätet kan man undvika att använda dyra topplastanläggningar. Denna lösning ger inte bara lägre effekttoppar utan även en effektivisering av nätet i stort. Detta är en möjlighet i och med att privatkunderna egentligen efterfrågar ett inomhusklimat hemma hos sig snarare än en viss värmeeffekt. Att styra kundcentralerna kan bli ett stort ingrepp i kundernas privatliv, men effekterna av att styra kundernas lastkurva belyser hur mer serviceinriktade åtgärder kan ge positiva effekter i nätet. Alltså skulle det kunna vara ett möjligt framtida scenario att GEAB går från att leverera energi till att leverera energitjänster så som att kunden får prenumerera på ett inomhusklimat. Detta förfarande öppnar upp möjligheter att fortsätta driva ett lönsamt företag på samma gång som EU- direktivet uppfylls.
Inom industrin finns det en potential att energieffektivisera ytterligare (Kindström & Ottosson, 2016). Det är sannolikt att det även finns utrymme att energieffektivisera bostadshus. Privatpersoner saknar normalt sett kunskap och/eller vilja att sköta sina värmesystem på ett optimalt sätt (Isaksson, 2017). Detta öppnar upp för att GEAB skulle kunna erbjuda rådgivande tjänster. Detta skulle kunna innebära ytterligare inkomstströmmar för företaget samtidigt som klimatmässiga vinster görs. Detta är något som ger mervärden, inte bara för företaget i sig men också för region Gotland.
Att erbjuda andra typer av tjänster är något som kan säkra upp ett fjärrvärmebolags inkomst i en allt mer oviss framtid. Dock kräver en bredare affärsmodell en bredare kompetens inom bolaget, vilket bör beaktas. För regionen är det positivt om fler jobbtillfällen skapas lokalt men i företagets perspektiv kanske det inte önskvärt då verksamheten blir allt mer arbetsintensiv.
34
7 SLUTSATSER
En sänkning av returtemperaturer och massflöde från 750 av kundcentralerna i Visbys fjärrvärmesystem leder till både minskade värmeförluster i returledningarna och till minskad elanvändning i systemets cirkulationspumpar. De lägre returtemperaturerna i distributionsnätet minskar fjärrvärmesystemets värmeförluster med en tiondel, vilket motsvarar en årlig besparing på 2100 MWh. Det sänkta massflödet leder till kraftigt minskade strömningsförluster i distributionsnätet, vilket gör att det befintliga differenstrycket i systemet kan upprätthållas med hälften av den pumpeffekt som används i dagsläget. Alternativt kan delar av effektsbesparingspotentialen i pumparna användas till att höja systemtrycket och därmed även värmeleveranssäkerheten i Visby innerstad. Om GEAB genomför dessa kundcentralsåtgärder skulle de kunna spara 4 300 000 SEK över en tioårsperiod.