Miljö

Koldioxidutsläppen som genereras antas utgöras av el för fjärrkylaproduktionen. Men enligt Fortum värmes miljörapport (Fortum Värme, 2016) sägs använd el komma från förnyelsebara källor och bidrar därför med 0 gram. Men för att kunna göra en rättvis jämförelse ansätts all el för kylmodellerna att komma från svensk medelmix, 20 gram , se avsnitt 2.6.

på 6,8 för beräkning hämtas från miljörapport (Fortum Värme, 2016).

3.3 Frikyla med kyltorn

Följande avsnitt behandlar kostnad- och miljöberäkning för frikylateknik med kyltorn. Kylsystem med högt utnyttjande av frikyla har enligt Tabell 4, ett COP_Kyla över 10. Ett

Kyla

COP på 12,5 antas som medelvärde för hela året, för kylsystemet med kyltorn. Med en högsta T_{våttemp in,} på 15 C över sommarperioden, se bilaga 2, och en antagen approach på 5 C

, se avsnitt 2.4.3, bör ett kyltorn kunna sänka kylvätskans ingående temperatur till cirka 20 C

den varmaste perioden över sommaren. Dock riskeras denna temperatur att överstigas de absolut varmaste dagarna på året, vilket kräver annan kylkapacitet för att säkerställa rätt temperaturnivå. Denna reservkylkapacitet bortses ifrån i denna beräkning.

3.3.1 Ekonomi

Investeringskostnad

Investeringskostnaden utgörs av kyltornet med en beräknad kostnad av 256 000 kr, enligt ekvation 1. Värmeväxlare med styrsystem uppskattas till 750 kr/kW installerad effekt enligt, (Energimarknadsinspektionen, 2013). Ett kostnadspåslag med 8 % av kyltornet och värmeväxlaren, antas för vattenpump och rör. Kostnaden för vatten som måste tillsättas på grund av avdunstning är svårt att uppskatta. Det tas inte hänsyn till denna i kalkyl.

2/

CO kWh

Fjärrkyla

Driftkostnad

Med ett antaget COP_Kyla på 12,5 blir elförbrukningen 80 kW vid en kyleffekt på 1000 kW, enligt ekvation 5. El går till fläktar och vattenpumpning.

Underhållskostnad

En årlig underhållskostnad för kyltornet med tillhörande komponenter ansätts till 90 000 kr och för värmeväxlaren ansätts 2 % av investering för denna.

3.3.2 Miljö

Koldioxidutsläppen som genereras antas utgöras av el till pumpar och fläktar för kylanläggningen. Utsläppen uppgår till 20 gram CO₂/kWh enligt svensk medelmix, se

3.4 Kylmaskin

Följande avsnitt behandlar kostnad- och miljöberäkning för kylvärmepump med värmeåtervinning. Enligt Tabell 4 förhåller sig COP_Kyla för kylmaskiner inom ett intervall på 3-7. Det antas ett årligt medelvärde 4 för COP_Kyla. Vilket innebär att kyleffekten uppgår till 1 MW vid ett tillfört arbete med 0,25 MW enligt ekvation 5.

3.4.1 Ekonomi

Investeringskostnad

Investeringskostnaden uppgår till 1400-3500 kr/kW installerad effekt för en nyckelfärdig kylmaskin (Energimarknadsinspektionen, 2013). Intervallet är stort och det dyraste alternativet är 150 % dyrare än det billigaste alternativet. Ett medelvärde på 2450 kr/kWh antas.

Driftkostnad

Driftkostnaden blir elkostnaden för kylmaskinen.

Underhållskostnad

Underhållskostnad för en kylvärmepump uppgår till 3-5 % av investeringskostnaden plus 20 kr/MWh för anläggningar med en kyleffekt på 1MW eller mer (Energimarknadsinspektionen, 2013).

3.4.2 Miljö

Koldioxidutsläppen som genereras antas utgöras av el kylmaskinen. Utsläppen uppgår till 20 gram CO₂/kWh enligt svensk medelmix, se avsnitt 2.6.1.

3.5 Kylvärmepump med värmeåtervinning

Följande avsnitt behandlar kostnads- och miljöberäkning för kylvärmepump med värmeåtervinning. I arbetet ansätts kyltekniken att vara i drift i Stockholm då det finns ett välutbyggt fjärrvärmenät samt en färdig affärsmodell för tillvaratagande av spillvärme från serverhallsaktörer, se avsnitt 2.5.2. Enligt Tabell 4 förhåller sig COP_Värme för kylvärmepumpar inom ett intervall av 2-4. Ett medelvärde på 3 antas. Vilket innebär att avgiven värmeeffekt uppgår till 1,5 MW för 0,5 MW tillförd el, se ekvation 4. Detta leder i sin tur till att kyleffekten blir 1 MW, se ekvation 6.

3.5.1 Ekonomi

Investeringskostnad

Investeringskostnaden för en nyckelfärdig kylvärmepump uppgår till 1400-3500 kr/kW installerad effekt (Energimarknadsinspektionen, 2013). Intervallet är stort och det dyraste alternativet är 150 % dyrare än det billigaste alternativet. Ett medelvärde på 2450 kr/kWh antas.

Driftkostnad

Driftkostnaden blir elkostnad för kylvärmepumpen minus intäkten för försäljning av spillvärmen. Det antas att kylvärmepumpen har kapacitet att lyfta temperaturen till 68 som är kravet för integrering av spillvärmen till Fortums fjärrvärmenät i Stockholmsregionen (Brolin, 2017). För spillvärmen betalas olika belopp vid olika tidpunkter på dygnet och beror av utomhustemperaturen. Då temperaturen understiger 7 C levereras spillvärmen med full

effekt. Vilket motsvarar i genomsnitt halva tiden av året. Med ökad utomhustemperatur

3.5.2 Miljö

Koldioxidutsläppen som genereras antas komma från el till kylvärmepumpen. Utsläppen uppgår till 20 gram CO₂/kWh enligt svensk medelmix, se avsnitt 2.6.1. Vilket med det

tidigare antagna värdet för COP_Kyla, ger enligt ekvation 5, 13,3 gram CO₂ /kWh för överförd

spillvärme från serverhallen till fjärrvärmenät. Fjärrvärmeproduktionen i centrala Stockholm genererar 63,8 gram CO₂/kWh (Fortum Värme, 2016) Från ett systemperspektiv kommer spillvärmen från serverhallen tränga undan ordinarie fjärrvärmeproduktion med motsvarande värmemängd. Vilket innebär att nettoutsläppet för systemet blir:

2,Spillvärme 2,Fjärrvärme

NettoutsläppCO CO (9)

3.6 Känslighet av modell

För att testa känsligheten i modellerna ändras följande parametrar:

 För den ekonomiska delen ändras elskatten för frikyla, kylvärmepump och kylmaskin från 0,05 öre/kWh till 29,5 öre/kWh exklusive moms. Detta för att likställa skattevillkoren för de valda kylteknikerna.

 För den ekonomiska delen ändras även den ansatta kalkylräntan på 5 %. Om drift och underhållskostnaden ökar med en viss procentsats per år, minskas kalkylräntan med motsvarande del för beräkning av nuvärdessumman. Motsatsen gäller om drift och underhållskostnaden minskar med en viss procentsats varje år, då ökar kalkylräntan med motsvarande del (Energihandboken, 2017). Ett exempel kan vara elpriset som ändras, annan prissättning av spillvärme eller liknande. Därför testas en kostnadsändring med totalt 3 procentenheter upp och motsvarande 3 procentenheter ner.

 För den miljömässiga delen ändras elursprunget från svensk medelmix till nordisk medelmix för samtliga modeller. Det vill säga från 20 gram CO /kWh till 100 gram ₂

2

4. Resultat och diskussion

I följande avsnitt redovisas och diskuteras resultatet av modellerna och känslighetsanalysen.

4.1 Sammanställning av resultat

I Tabell 6, visas en sammanställning av resultatet för ekonomi och miljö för 20 års drift.

Tabell 6: Livscykelkostnad och koldioxidutsläpp för kylteknikerna.

Fjärrkyla Frikyla med kyltorn Kylmaskin Kylvärmepump med värmeåtervinning Kostnad I (kr) 750 000 1 010 000 2 450 000 2 450 000 Kostnad D (kr/år) 1 949 000 381 000 1 191 000 739 000 Kostnad U (kr/år) 23000 105 000 273 000 273 000 LCC (kr) 25 410 000 7 063 000 20 695 000 15 066 000 2 CO (ton) 450 245 876 - 6613** COP 6,8* 12,5 4 3

* Uppgivet från fjärrkylaleverantör (Fortum Värme, 2016). ** Beräknat nettoutsläpp

4.1.1 Ekonomiresultat

I Figur 8, visas resultatet för den ackumulerade totalkostaden för kylteknikerna i dagens penningvärde för varje år, med en kalkylränta på 5 %.

Figur 8: Ackumulerad totalkostnad för respektive kylteknik, för varje år i dagens penningvärde, med skattereducering.

Resultatet för kostnaden av kylsystemen visar på att frikylatekniken ger den lägsta totalkostnaden efter 20 år. Detta beror av den låga driftkostnaden. Försäljningen av spillvärmen gör att totalkostnaden för kylvärmpepumpen blir cirka 5,6 miljoner kronor, eller cirka 27 % lägre än för kylmaskinen, trots en högre elanvändning för kylvärmepumpen. Kostnadsdifferensen blir dock troligtvis lägre då kostnad för anslutning till fjärrvärmenätet

4.1.2 Miljöresultat

I Figur 9, visas de totala koldioxidutsläppen för respektive kylsystem vid 20 års användning.

Figur 9: Ackumulerat koldioxidutsläpp för 20 års drift, med svensk medelmix.

Resultatet visar att kylvärmepump med återvinning av spillvärmen ger det lägsta koldioxidutsläpp efter 20 år. Anledningen till att resultatet för kylvärmepumpen är negativt är för att värmen som återvinns ersätter ordinarie fjärrvärmeproduktion, som har ett högre utsläpp av koldioxid per kilowattimme än vad som går åt för att producera värmen med kylvärmepump vid serverhallen. I och med att koldioxidutsläppen för de övriga teknikerna direkt beror av elförbrukningen, har frikylatekniken med lägst elförbrukning även lägst utsläpp. Kylmaskinen genererar högst utsläpp följt av fjärrkylateknik. Att analysera miljöpåverkan för kylmodellerna är svårt då modellen bygger på att det är tillfört arbete (el) som genererar utsläppen. I fallet med fjärrkylan uppger fjärrkylaleverantören att de bidrar med 0 gram koldioxid per kilowattimme, då el som används för kylaproduktionen är förnyelsebar. Men för att kunna göra en rimlig jämförelse mellan kylteknikerna ansattes medelmix för samtliga kyltekniker. Att anta förnyelsebar el för endast en kylteknik och Sverigemix för de andra tre kylteknikerna skulle ge en skev bild då kyltekniken med förnyelsebar el inte skulle ge upphov till något koldioxidutsläpp. Alternativet är att ansätta

förnyelsebar el för samtliga modeller, men det skulle resultera i att utsläppen blir 0 gram koldioxid för alla kyltekniker.

4.2 Sammanställning av känslighetsanalys

I Tabell 7 redovisas resultatet för känslighetsanalysen, där elskatt och elmix ändrats. I Tabell 8 visas livscykelkostanden för kylteknikerna med olika kalkylräntor.

Tabell 7: Resultat för totalkostnad utan skattereducering och koldioxidutsläpp med Nordisk medelmix. Fjärrkyla Frikyla med kyltorn Kylmaskin Kylvärmepump med värmeåtervinning Driftkostnad med skattereducering (kr/år) 1 949 000 381 000 1 191 000 739 000 Driftkostnad utan skattereducering (kr/år) 1 949 000 636 000 1 985 000 2 327 000 Driftskillnad (%) 0 67 67 315 LCC med skattereducering (kr) 25 410 000 7 063 000 20 695 000 15 066 000 LCC utan skattereducering (kr) 25 410 000 10 229 000 30 588 000 34 853 000 Totalkostnadsskillnad (%) 0 45 48 131

Svensk medelmix (ton) 450 245 876 - 6000*

Nordisk medelmix(ton)

2246 1226 4380 376**

Tabell 8: Livscykelkostnad för kylteknikerna med olika kalkylräntor.

Kalkylränta % Fjärrkyla Frikyla med kyltorn Kylmaskin Kylvärmepump med värmeåtervinning 2 33 105 000 8 954 000 26 389 000 19 003 000 3 30 189 000 8 237 000 24 231 000 17 511 000 4 27 642 000 7 612 000 22 346 000 16 208 000 5* 25 410 000* 7 063 000* 20 695 000* 15 066 000* 6 23 446 000 6 581 000 19 242 000 14 061 000 7 21 713 000 6 155 000 17 966 000 13 175 000 8 20 178 000 5 778 000 16 824 000 12 389 000 *Ordinarie resultat

Som det framgår av resultatet har kalkylräntan stor betydelse för livscykelkostnaden. Med en årlig ökning i pris för drift och underhåll blir avkastningen lägre och den totala kostnaden högre. Som det kan ses i bilaga 3,har elpriset fluktuerat kraftigt de senaste 10 åren och det går inte att se någon tydlig trend för hur priset utvecklar sig. Resultatet i tabell 8 kan dock

användas för att ge en prognos för hur livscykelkostnaden skulle se ut om det fanns en tydlig årlig ökning eller minskning av elpriset.

4.2.1 Ekonomiresultat

I Figur 10, illustreras en sammanställning av den totala kostnaden för de olika kylsystemen.

Figur 10: Kostnaden för respektive kylteknik för varje år i dagens penningvärde, utan skattereducering.

Med ett elpris baserat på ett ordinarie skattepris på 29,5 öre/kWh är livscykelkostnaden för frikylasystemet fortfarande lägst efter 20 år. Detta då det höga COP-värdet minskar känsligheten för ändringar av elpriset. Kylsystemen med störst känslighet för ändring av elpriset är kylmaskinen och kylvärmepumpen. Kylvärmepumpens höga elförbrukning gör att det alternativet blir dyrast efter 20 år, trots försäljning av spillvärme till externa fjärrvärmeleverantörer. Utifrån en fjärrkylaleverantörs perspektiv är denna jämförelse