Kils Energi är ett litet fjärrvärmenät med 620 abonnenter, de flesta villor. Med en låg linjetäthet är det viktigt att ha så låga kostnader som möjligt, och därmed ett effektivt system där så mycket som möjligt av värmen används. För att i framtiden kunna besluta om förbättringar i systemet behövs en utredning av systemet för djupare förståelse av hur nätet fungerar idag. För att lära känna systemet utreddes i detta examensarbete var den abonnent som hade det lägsta differenstrycket, var de största tryckfallen fram till denna abonnent skedde, hur detta differenstryck skulle kunna förbättras och om det är ekonomiskt försvarsbart. Samt vilken framledningstemperatur som idag har den lägsta driftskostnaden, vad som skulle hända med trycket om den framledningstemperaturen skulle hållas vid -20˚ Celsius och vilket flöde som är det högsta möjliga innan maxtrycket på 16 bar nås. Med hjälp av simuleringsprogrammet Netsim hittades en abonnent vid namn UC 5692 med ett lägsta differenstryck på 39 kilo Pascal vid -20˚ Celsius. Största tryckfallet kunde bestämmas vid ledning P54, P704 och P1210 med över 200 pascal tryckfall per meter. Förändring av styrning mot UC 5692 erhölls ett lägsta differenstryck på 99,5 kilo Pascal för UC 5692. Det högsta flödet uppmättes till cirka 120 kg/s och togs fram i NetSim genom att öka effektuttaget från kunderna. Med hjälp av Excel räknades det fram en kurva med lägsta driftskostnad mellan 77-88˚ Celsius. Detta togs fram med hjälp av 2012 års driftdata från Kils Energi. Att installera en extra pump i nätet för att säkerställa det lägsta differenstrycket till accepterad nivå gav en högre driftskostnad, vilket inte skulle vara ekonomiskt försvarsbart då investeringen aldrig skulle ha någon payback i form av lägre driftkostnad. Att ändra styrningen mot UC 5692 är en enkel och billig lösning för att förbättra drifttrycket utan att lägga ned något större arbete i åtgärden. Den billigaste framledningstemperaturen är 85˚ Celsius. När framledningstemperaturen hölls på 85˚Celsius vid -20˚Celsius utomhustemperatur blev tryckfallet över 200 Pascal per meter i stora områden i nätet jämfört med vanlig drift. En eventuell kombination skulle kunna vara att ändra styrningen och samtidigt försöka hålla sig så nära den billigaste framledningstemperaturen som möjligt, för att minska driftskostnaderna. Med tanke på den globala uppvärmningen som gör att vintrarna blir mildare så borde det vara möjligt att hålla en framledningstemperatur på 85˚ större delen av året. Dock borde en undersökning göras i NetSim, när framledningstemperaturen bör höjas vid sjunkande ute-temperaturer, för att undvika för höga flöden som orsakar höga tryckfall. Detta för att optimera driften och veta när det är dags att höja framledningstemperaturen för att undvika för höga tryckfall när effektbehovet ökar. / Kil Energy is a small district heating network with 620 subscribers, mostly villas. With a low line density, it is important to have as low a cost as possible, and thus an effective system where as much as possible of the heat is used. In order to eventually be able to decide on improvements in the system needed an investigation of the system for deeper understanding of how the Internet works today. To get to know the system investigated in this thesis was the subscriber who had the lowest differential pressure, was the largest pressure drops up to this subscriber occurred, how this differential pressure could be improved and whether it is economically feasible. And the supply temperature as today has the lowest operating cost, what would happen to the pressure of the flow line temperature should be maintained at -20˚ Celsius and which flow is the maximum possible before maximum pressure of 16 bar is reached. Using simulation program NetSim found a subscriber named UC 5692 with a minimum differential pressure of 39 kilopascals at -20˚ Celsius. Maximum pressure drop could be determined at line P54, P704 and P1210 with over 200 Pascal pressure drop per meter. Change in control against UC 5692 obtained a minimum differential pressure of 99.5 kilopascals UC 5692nd The highest flow was measured to be about 120 kg / s and was developed in NetSim by increasing the power output from the customers. With the help of Excel a chart was made with the lowest operating cost between 77-88˚ Celsius. This was developed with the help of the 2012 operating data from Kil Energy. To install an additional pump in the network in order to ensure the lowest differential pressure to acceptable levels yielded a higher operating cost, which would not be economically viable when the investment would never have any payback in the form of lower operating cost. To change the governance against UC 5692 is a simple and inexpensive solution to improve the operating pressure without putting down any major work in action. The cheapest supply water temperature is 85˚ Celsius. When the flow temperature was held at 85˚Celsius at -20˚Celsius outdoor temperature was pressure drop across 200 Pascals per meter in large areas of the network compared to regular operation. A possible combination could be to change the steering while trying to keep as close to the cheapest, the supply temperature as possible, to reduce operating costs. Given the global warming that makes the winters are milder then it should be possible to keep a flow temperature of 85˚ most of the year. However, should be investigated in NetSim, when the flow temperature should be increased with decreasing outside temperatures, to avoid the high flows that cause high pressure drops. This is to optimize the operation and know when it is time to raise the supply temperature to avoid excessive pressure drop when the power demand increases.

In the south-east part of the district heating network in Luleå, LKAB:S facility for de-icing their trains transporting iron ore is situated. The de-icing is done by sprayning the trains with hot water. The hot water is stored and heated in a basin, heated by district heating. When the de-icing starts the temperature in the basin drops and to restore it more heat is supplied from the district heating network. This results in peaks in the heat demand which causes high flows in the district heating system. The pipes in the district heating system are under-dimensioned and the high flows thereby causes high pressure gradients and a low pressure difference in the district heating grid. The objective of this project is to even out the peaks in the heat demand from the de-icing facility in order to minimize the maximal flows and improve the pressure difference in the grid. This was done by developing a heating strategy for the facility, using the basin to store energy as hot water. The strategy resulted in lower maximal peaks, where the highest peak during the studied period was reduced from 2430 kW to 1560 kW. In order to improve the return temperature in the gridfrom the facility a new heat-exchanger was dimensioned. The impact of these changes on thedistrict heating grid in Luleå was examined by simulations of the grid in the simulation software Netsim. These simulations showed that the pressure difference at the de-icing facility increased from 50 kPa with the current system to 200 kPa with the proposed changes. An investment assesment was conducted with respect to the heat exchanger for LKAB. It shows that the yearly flow costs are reduced and that the investment would be repayed within one to three years.

Since district heating is the most common way of space heatingin Sweden, continual improvements of theefficiency of production and distribution of district heating is crucial. The purposeof this report is therefore to, using Kalmar Energi as an example, study how the production and distribution of district heating is affected by introducing a bypass pipeat a critical point in the network, and to investigate howcost efficiency might be achieved. To fulfill this task, the network simulation software NetSim and the cost optimizing software MODEST was used. Most ofthe heat in the district heating network in Kalmar comesfrom the bio-fueled combined heat and power plant Moskogen and the top load production plantDraken covers the top load when the heat from Moskogen is not enoughto fulfill the heating demand. However, the studied scenario does not represent normal operationbut a temporary solution for when Draken and its circulation pumps for some reason cannot be used.In that scenario, all heat in the city mustbe delivered using the bypass pipeor usingthe two smaller reserve production plantsLindsdal and Dvärgen. The simulations performed in NetSim consist of three primary cases; one reference modelwhich represents the currentsituation, one model with only Moskogenand the bypass and one model with Moskogen, bypass, Lindsdal and Dvärgen. To study the possibility for improvements of the network further simulations were performed with measures like new circulation pumps, upgradeto bigger pipes and addition of new pipes. The optimization in MODEST also consist of three cases; normaloperation, operation using the bypassand possible benefits ofusing RME instead of oil in reserve plants. The simulations in NetSimshows that the bypass pipe enables fulfillment of the heating demand of Kalmar without the use ofDraken or otherreserveproduction plantsdown to an outside temperature around 1°C.If the reserve units in the periphery parts of the city are used, the bypass of Draken enables fulfillmentof the heating demand until an outside temperature of approximately -3°C. The limiting factorsare mainlycirculationpump capacity and the differential pressure. If a higher supply temperature than normal is usedor newcirculationpumps and bigger pipes are introduced, a working network can be achieved for loweroutsidetemperatures. However, a highersupply temperature means higherheatlosses and no additional electricity production and a new pumping station just to handle a worst-case scenario is most likely not economically feasible. New pipes connecting areas with high and low differential pressures was also found to improve the system, but might not be profitable in the short term. If the city is expected to expand in the certain areas that the new pipesweretested, the new pipes might become amore feasiblemeasurein the future.The optimizing in MODEST shows that from a cost minimizing perspective, it is optimal to use the biomass-fueled combined heat and power plant Moskogenas much as possibleand to cover the remaining heat demand using wood powderboilersand if necessary, oilboilers.It is also evident thatregardless ofthe bypass beingused or not, it is always more profitable to lower the electricity production of Moskogen in favor of heat production during periods when the electricity price is low or whentheuse of oilboilerswould otherwise be needed.This measure also lowers the amount ofcarbon dioxideemissionsfor the systemwith up to 250 tons/yearsince oil use can be exchanged for biomass use.An alternative way of eliminating carbon dioxide emissionsis to replace the oilfuelwith a renewable fuel like RME. However, this would be associated with higher costs for Kalmar Energi, since RME is currently more expensive per MWh than the oil that is currentlyused. / Med tanke på att fjärrvärme är den vanligaste uppvärmningsprincipen i Sverige är arbete med att förbättra effektiviteten och pålitligheten vid produktion och distribution av värme ett ständigt aktuellt ämne. Syftet med detta arbete är därför att med Kalmar Energi som exempel undersöka hur produktion och distribution av fjärrvärme påverkas av att en förbikoppling av en kritisk sektion har byggts samt att identifiera hur kostnadsoptimal drift av fjärrvärmenätet bör ske. För att uppnå detta har nätverkssimuleringsprogrammet NetSim och kostnadsoptimeringsprogrammet MODEST använts. Majoriteten av värmen i Kalmars fjärrvärmenät kommer från det bioeldade kraftvärmeverket Moskogen. Värmeverket Draken täcker under normal drift upp när Moskogens effekt inte räcker till för att uppfylla värmeefterfrågan. Scenariot som framförallt har studerats representerar dock inte normal drift utan utgör en tillfällig lösning för perioder när värmeverket Draken med tillhörande pumpar av någon anledning inte är tillgängliga. All Kalmars fjärrvärme måste i detta läge levereras från Moskogen via den nybyggda förbikopplingen eller med hjälp av de två mindre reservanläggningarna Lindsdal och Dvärgen. De simuleringar som gjorts i NetSim består av tre primära fall; en referensmodell som illustrerar nuläget, en modell med endast Moskogen via förbikopplingen samt en modell med Moskogen via förbikopplingen i kombination med Dvärgen och Lindsdal. För att studera förbättringsmöjligheter i systemet genomfördes även simuleringar på hur förändringar så som nya pumpar och utbyte av gamla rör påverkar systemet. Arbetet i MODEST består också av tre olika delar; normal drift, drift vid användning av förbikopplingen samt nyttan med ett bränslebyte från olja till RME. För normal drift och förbikopplingsdrift utvärderas lönsamheten med att minska elproduktionen och därmed få ut mer värme till fjärrvärmenätet.   Simuleringarna i NetSim visar att Moskogen tack vare förbikopplingen ensam kan uppfylla Kalmars värmebehov ner till utomhustemperaturer kring 1 °C. Vid användning av reservanläggningarna i kombination med förbikopplingen kan värmebehovet i dagsläget uppfyllas fullständigt ner till utomhustemperaturer kring -3 °C. De begränsande faktorerna för nätet är framförallt kapacitet hos cirkulationspumpar och differenstryck. Om högre framledningstemperatur används eller om nya cirkulationspumpar införs och begränsande rör görs större kan ett väl fungerande system fås utan Draken även vid lägre utomhustemperaturer. Värt att notera är dock att höjd framledningstemperatur ökar värmeförlusterna i nätet samt att införskaffandet av nya pumpar endast för att hantera ett reservfall bedöms bli dyrt. Nya rör som kopplar samman områden med höga och låga differenstryck förbättrar också systemet men det bedöms på kort sikt inte vara lönsamt att implementera men kan kanske bli aktuellt i samband med framtida expansion av staden.  Optimeringen av driften i MODEST visar att det ur produktionskostnadsperspektiv är optimalt att använda det bioeldade kraftvärmeverket Moskogen så mycket som möjligt och sedan täcka upp med träpulver och därefter olja när det behövs. Optimeringen visar också att det både vid utnyttjande av förbikopplingen och vid normal drift är ekonomiskt lönsamt att minska på elproduktionen i Moskogen till fördel för ökad värmeproduktion under perioder när elpriset är lågt eller när olja annars måste användas för värmeproduktion. Denna åtgärd minskar även utsläppen av fossil koldioxid med upp till 250 ton koldioxid per år eftersom oljeanvändning kan ersättas med Moskogens biobränsle. Ett alternativt sätt att eliminera utsläpp av fossil koldioxid vore att ersätta oljan med ett förnybart alternativ, exempelvis RME. Detta medför dock i Kalmars fall att den årliga driftskostnaden ökar med 179 miljoner SEK per år eftersom RME i dagsläget är dyrare per MWh än den olja som idag används.