Jämförelse mellan olika metoder att producera kyla

De olika metoderna att framställa fjärrkyla kräver olika typer av bränslen och ger olika bränsleåtgång och biprodukter. I följande stycke beskrivs metoderna samt förhållandena för att producera 1MW kyla med de olika tillvägagångssätten.

Figur 16: Frikyla

Frikyla hämtar sin kyla gratis ur en värmesänka som en djup sjö och kräver därför bara el till pumpar för att driva processen. Detta ger att frikyla kan få ett COP på upp över 50 och är således en väldigt energieffektiv process, förhållandena mellan el, kyla och COP illustreras i Figur 16.

Figur 17: Kompressorkylmaskin

En kompressorkylmaskin tar värme från köldmediet och avger det till omgivningen. El går åt till att driva kompressorn vilket är energikrävande och COP brukar vara 5 för kompressorkylmaskiner för produktion av fjärrkyla. Modernare varianter har COP på runt 7 och utvecklingen går framåt mot än mer effektiva kylmaskiner[Ingvarsson P, 2008]. Detta kan jämföras med en lokal KKM som den enskilda användaren ofta producerar sin kyla med som inte brukar ha ett COP värde på mer än 3. I Figur 17 åskådliggörs en kompressorkylmaskin med COP på 5 och dess användande av el för att producera 1 MW kyla.

34

Figur 18: Värmepump

Vid tillvaratagande av spillkyla från värmepumpar produceras det ungefär 2 delar kyla och 3 delar värme för varje del el som tillförs, se Figur 18. Den försämrade köldfaktorn jämfört med en kompressorkylmaskin beror på att de flöden som går ut ur processen ska ha rätt temperaturer och det påverkar verkningsgraderna negativt. Denna metod är inte helt systemmässigt korrekt då kyla främst behövs på sommaren då behovet av värme är som lägst och vise versa på vintern men är användningsbara då det alltid finns en baslast för värme och kyla året om. Många värmepumpar går att styra för att enbart producera kyla men dessa kommer bara upp i COP värden runt 3-4 vilket är lågt för att vara en kylmaskin i ett fjärrkylanät [Ingvarsson P, 2008].

Figur 19: Absorptionskyla modifierad [Svensk Fjärrvärme, 2004c]

Ett krav för att det ska vara lönsamt med absorptionskyla är att det finns tillgång på billig värme. Detta kan vara spillvärme från industrier eller värme från ett kraftvärmeverk, det måste vara värme som är en biprodukt vilken producenten behöver bli av med [Trygg L, 2008] då köldfaktorn i absorptionskylmaskiner är mycket lägre än i en kompressorkylmaskin. När värmen produceras i ett kraftvärmeverk ger ett ökat värmebehov, vilket absorptionskylan orsakar, möjlighet till ökad elproduktion [Lindmark S, 2005]. Figur 19 visar ett system där en absorptionskylmaskin är kopplat till ett kraftvärmeverk med en elverkningsgrad på 30 % och en total verkningsgrad på 90 %.

35

Vilken av metoderna som är bäst beror på vilka förutsättningar som råder för tillfället och på den plats som ska kylas. Finns det närhet till kraftvärme har man ett behov av att bli av med värme vilket gör att absorptionskyla blir ett lukrativt alternativ men om inte kraftvärme finns tillgängligt på platsen blir det ett ineffektivt och resursslösande alternativ. I Tabell 1 visas en sammanställning av vilka resurser som behövs samt vilka biprodukter och vilket spill som bildas vid de olika typerna av kylproduktionssätt.

Tabell 1: Drivmedel och biprodukter av de olika kylproduktionsmetoderna.

För att sammanställa dessa produktionsmetoder för att producera 1 MWh kyla och ge en jämförelse mellan metoderna antas följande:

All inköpt el antas vara el på marginalen och därmed producerad i ett kolkondenskraftverk med 40 % verkningsgrad

Absorptionskylmaskinen är kopplad till ett kraftvärmeverk som har kol som eldningsbränsle

Varje MWh värme i Stockholm släpper ut 97 kg CO2per MWh1 Övriga värden är hämtade från avsnitt 4.6.2.

Figur 20: Jämförelse av produktionsmetoder för att producera 1 MWh kyla

1 _{Räknat på ett medel av fjärrvärmeproduktionen i Stockholm [Svensk fjärrvärme, 2005]}

-2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2

Frikyla KKM VP AKM Lokal KKM

Drivmedel el [MW] Drivmedel värme [MW] Förbrukat bränsle [MW] Koldioxidutsläpp [ton/h]

Kylprocess Drivmedel Biprodukt Spill

Frikyla El - -

Värmepump El Fjärrvärme -

Kompressorkylmaskin El - Värme

36

Figur 20 visar de olika produktionsmetodernas drivmedel och mängd bränsle som använts för att producera drivmedlet, figuren visar också koldioxidutsläpp orsakade av produktionen. Negativt drivmedel betyder att produktionen av kylan ger grund till annat produktionstillskott. Frikylan är den produktionsmetod som använder resurserna på det mest effektiva sättet. Den sämsta metoden är den lokala kylmaskinen som ger höga utsläpp och därmed stort bränslebehov. Kylmaskinen som används i fjärrkylanäten är något bättre då den har ett högre COP värde men i och med att den inte ger upphov till annan produktion är denna inte så konkurrenskraftig varken i pris eller miljömässigt jämfört med de andra metoderna. Jämförelse mellan värmepump och absorptionskylmaskinen som båda ger upphov till annan produktion, är värmepumpen fördelaktig då relativt stor mängd värme produceras. Dock har värmepumpen högre utsläpp än AKM och då AKM kan välja vilket bränsle som kraftvärmen ska producera sin värme med är detta en fördel (här producerat med kol som nämnt tidigare). Då AKM ger upphov till ökad elproduktion brukar detta vara ett kostnadsmässigt bra alternativ om värmen kommer från ett kraftvärmeverk med billigt bränsle.

5.3 Energimarknaden

Vid undersökningen av energimarknaden valdes att undersöka de delar som ansågs vara av störst relevans.

5.3.1 Elmarknaden

Den svenska elmarknaden har historiskt sett haft väldigt låga priser jämfört med andra europeiska länder på el då Sverige haft möjlighet att producera el med vattenkraft och kärnkraft som är billiga produktionsmetoder. Beslutet om avreglering av den europeiska elmarknaden fattades den 19 december 1996 i EU:s direktiv (96/92/EC) för att öka konkurrensen vilket skulle medföra förbättrad effektivitet i energisektorn och ökad konkurrens inom den europeiska ekonomin i helhet [Trygg L & Karlsson B, 2005]. Enligt direktivet skulle marknaden vara minst 30 % avreglerad till år 2004 och att det då skulle vara möjligt att köpa el från vilken leverantör som helst inom EU [Trygg L, 2006]. Sverige avreglerade elmarknaden redan från den 1 januari 1996 och hade redan en fullt avreglerad marknad innan EU:s direktiv trädde i kraft. Den svenska avregleringen medförde att konkurrensen till en början

ökade mellan elbolagen vilket pressade priserna. När den första nedgången i elpriser lagt sig blev följden för konsumenter i norden att priserna steg då det är marginalprissättning, enl. avsnitt 4.6.1, som gäller på elmarknaden.

Figur 21: Överföringskapaciteter [Nordpool, 2008]

37

El från Sverige borde bli en stor exportvara till kontinenten då vi har stora möjligheter att producera el billigt. Idag finns ett antal förbindelser till andra länder vilket ger möjlighet till export av el enligt Figur 21 [Karlsson B, 2001]. Elproducenterna säljer sin el på den nordiska elbörsen Nordpool där säljare och köpare lägger bud på vad de är villiga att sälja/köpa för under nästkommande dygns timmar tills ett pris nås, s.k. spotpris, för varje timme. Detta ger att priserna varierar under dygnet beroende på tillgång efterfrågan då främst efterfrågan sjunker nattetid [Svenska Kraftnät, 2008a]. Totalt säljs mer är 60 % av de nordiska ländernas elanvändning via Nordpool.