Hensikten med oppgaven var å redegjøre for mulighetene til å benytte seg av spillvarme fra holdeovnene i støperiet til forvarming av omsmeltemetall som ett ledd i å ta bruk spillvarmen ved bedriften. I den sammenheng ble det også gjennomgått hvilke andre kunder som kan tenkes å benytte seg av varme fra prosessene ved bedriften. Arbeidet med oppgaven har bestått av innhenting av data om oppvarmings- og effektbehov hos eventuelle avtakere og tilgjengelig effekt og energimengde fra nevnte varmekilde. Det har også blitt innhentet informasjon om liknende prosjekter andre steder. Spillvarmen fra prosessene er så stor at ethvert varmebehov i nærmiljøet som det kan lønne seg å dekke, vil det være mulig å dekke. Dette behovet internt er det som i dag blir dekket av elektrisk fyrte kjeler og blir distribuert med ett vannbårent varmenett. I 2005 forløp denne posten seg på 2529 MWh med en maksimal avgitt effekt på 2,2 MW. Primærenergiforbruket dette tilsvarer er 10 000 MWh og et CO2-utslipp på 3400 tonn årlig. Innsparingspotensial i den sammenheng er 1 000 000 kroner årlig når det kun tas hensyn til innkjøp av elektrisitet. Hydro Høyanger Metallverk har ett forvarmekammer som varmes opp på samme måte som det som er tiltenkt her. Erfaringen derfra gav grunnlag for å foreslå en bevegelig syklus for metallet ved opphold i forvarmekammeret, hvor det beveger seg mot innblåsningen av varmluft. Dette vil være gunstig med tanke på oppvarmingstid til ønskede 250 ºC og jevne forhold for innsatt aluminium. Forvarmekammeret vurderes også varmet opp med gassbrennere. Spillvarmeutnyttelse kan i så måte anses som et enøk-tiltak som årlig medfører redusert primærenergiforbruk på 2300 MWh og reduserte CO2-utslipp på 465 tonn. Større investeringskostnad tjenes inn på ca 2,5 år ut fra en årlig besparelse på 400 000 NOK.

Hovedmålet med denne Masteroppgaven har vært å gjøre en detaljert analyse av et utvalgt kompaktaggregat med luft/vann-varmepumpe, samt analysere bruken av jord/luft-varmeveksler for forvarming og forkjøling av utelufta, i lavenergiboliger/passivhus med kompaktaggregat. Den detaljerte analysen av kompaktaggregatet er utført ved hjelp av målinger i laboratoriet og vurdering og analysering av ulike forbedinger av kompaktaggregatet. Analysen av bruken av en jord/luft-varmeveksler er gjort ved å sette opp modeller for beregning av ytelsen og trykktapet. I tillegg er det også sett på ulike problemstillinger ved bruk av varmeveksleren i boliger. Ved bruk av en jord/luft-varmeveksler for forvarming og forkjøling av tillufta til boligen er det viktig at tillufta har god kvalitet. Det bør derfor benyttes et luftfilter på inntaket i tillegg til at rørene bør legges med en helning på minst 2 % for drenering av kondensert fuktighet. Temperaturendringen over røret er svært avhengig av temperaturforskjellen mellom utelufta og grunnen. Temperatur-endringen og effekt tilført lufta vil være størst i klimasoner hvor utetemperaturen varierer mye over året. Snittet fra de fem klimasonene det er gjort beregninger for, viste at temperaturendringen over kollektorrøret var på 4,1 ˚C, ved en utetemperatur på -10 ˚C. For å sørge for en stor temperaturendring og et lavt trykktap over røret, bør lufthastigheten holdes lav, typisk 1 m/s. Målingene på kompaktaggregatet var utført ved en utetemperatur på mellom 3,5 og 5 ˚C. Ved en utetemperatur på 3,5 ˚C og en romtemperatur på 26 ˚C, ble tilluftstemperaturen på 22,5 ˚C. Over måleperioden hadde varmepumpa en varmefaktor på 2,06, mens kompaktaggregatets varmefaktor var på 1,3. Temperaturvirkningsgraden på varmegjenvinneren lå i snitt på 0,833 i perioden med oppvarming av tappevannet. På starten av oppvarmingsperioden leverte aggregatet maksimal varmeytelse. Når avviket mellom målt og ønsket temperatur i berederen ble mindre, leverte varmepumpa effekt i tillegg til at det elektriske varmeelementet leverte laveste eller ingen effekt. Når det gjelder tiltak for å forbedre kompaktaggregatet, vil bruk av suggassvarmeveksler, CO2 som arbeidsmedium og økt luftmengde til fordamperen kunne bidra til bedre effektfaktor. Det bør også benyttes en systemløsnings som gir mulighet for å levere kjøling og oppvarming samtidig. Bruk av en jord/luft-varmeveksler vil gjøre aggregatet bedre egnet for norske forhold. Bruk av underkjølings-varmeveksler for forvarming av utelufta bør ikke benyttes. Hvilke systemløsninger som er best egnet og som bør benyttes vil bli et optimaliseringsspørsmål, hvor en bedre og mer effektivt systemløsning veies opp mot pris, driftssikkerhet og plassen det krever.

Denne masteroppgaven er skrevet i forbindelse med et pågående doktorgradsarbeid der det blant annet skal gjøres trykkpulsasjonsmålinger på det eksisterende løpehjulet ved Tokke kraftverk. Hensikten med denne trykkpulsasjonsmålingen vil være å teste om det foreslåtte måleoppsettet virker, og å skaffe måledata av eksisterende turbin. Disse dataene vil brukes som sammenligningsgrunnlag når det skal måles på det nye løpehulet som skal installeres på et senere tidspunkt. Resultatene fra arbeidet vil også bli brukt som et grunnlag for senere sammenligning av modell- og fullskalamålinger. Under måling vil det brukes en frittstående datalogger, (CompactRIO) som vil være plassert inne i løpehjulskonusen. Fra dataloggeren vil det gå ledninger ut til miniatyr-trykktransducere som vil være limt fast til løpehjulsskovlene. I forbindelse med dette har måleoppsettet blitt ferdigstilt slik at det kan fungere under testkjøring av turbinen. I hovedsak har dette arbeidet gått ut på å lage praktiske løsninger som gjør det mulig å montere måleoppsettet, samt å forhindre vannlekkasje inn til det elektriske utstyret. I oppgaveteksten var det planlagt gjennomføring av målinger ved Tokke Kraftverk under masterperioden. Dette ble det dessverre ikke gitt mulighet til, grunnet økonomiske årsaker. I stedet ble det, etter samtaler med veileder, valgt å fokusere på å ferdigstille måleoppsettet samt å lage all nødvendig programvare. I tillegg er det kjørt tester for å verifisere at måleoppsettet virker. Siden det viste seg vanskelig å bruke et eksisterende LabView-program, har all nødvendig programvare blitt programmert fra bunnen av. Den programmerte CompactRIO-kontrolleren fungerer på den måten at den ved gitte tidspunkt, som samsvarer med en på forhånd bestemt kjøreplan, vil logge data fra sensorene. Ved de samme tidspunktene vil det bli logget ledeskovlåpning og trykkforhold i sugerørskonusen. Det er også blitt laget verktøy for frekvensanalyse, som vil brukes til frekvensanalyse av de ulike måledataene. I oppgaven er det også gjort tester på programvaren og måleoppsettet. Det største problemet som dukket opp, var begrensninger ved hardwaren på CompactRIOen. Dette medfører at det ved jevne mellomrom må overføres data, og i disse periodene blir det ikke logget data fra sensorene. Rådataene skal frekvensanalyseres, og det er derfor laget et program som tar hensyn til loggepausene ved å legge inn kunstige loggpunkter, basert på snittverdier til hver sensor.

Denne oppgaven tar for seg lekkasje, spredning og fordamping av flytende naturgass (LNG) på vann, uten forbrenning. Det er sett nærmere på noen av de fysiske prosessene som ligger til grunn og hvordan disse vil kunne påvike hverandre. Det er foretatt en kort gjennomgang av tidligere eksperimenter med fordamping av LNG på vann. Et teoretisk grunnlag, som omhandler koking og spredning, samt grunnleggende sammenhenger for numeriske simuleringer, presenteres for å underbygge forståelsen. Det presenteres også korrelasjoner for å beregne konvektivt varmeovergangstall ved koking og spredning av LNG. Det er utarbeidet en numerisk modell for lekkasje, spredning og fordamping av LNG på vann, uten forbrenning. Denne er kalt LNGPOOL. Det er også gjort en modifikasjon av den eksisterende multikomponent væskedammodellen (MPM) i det numeriske simuleringsverktøyet Kameleon FireEx. Modifiseringen går ut på å implementere korrelasjoner slik at det konvektive varmeovergangstallet mellom underlaget og LNG endrer seg med sammensetningen. Basert på simuleringer med LNGPOOL og MPM konkluderes det med at man ved å anta at LNG koker i filmregimet vil underestimere den totale fordampingstiden for utslippet med 3-7 %. Simuleringene viser også at faktorer som er av betydning for varmeoverganger er vanntemperaturen og sammensetningen til LNG. En lavere vanntemperatur vil gi et lavere gjennomsnittlig varmeovergangstall fra underlaget, og også lavere fordampingsrate. Sammensetningen påvirket fordampingen i den retning at et økt metaninnhold gir økt fordamping. Resultatene fra simuleringene er ikke tilstrekkelig validert opp eksperimentell data, men det kan allikevel tyde på at man med LNGPOOL/MPM vil kunne oppnå realistiske avdampningsrater, gitt at antagelsene som ligger til grunn for modellene er oppfylt.

I denne rapporten er det blitt gjort en detaljert analyse av varmepumpeanlegget på Skøyen Vest i Oslo. Anlegget er verdens største varmepumpeanlegg som benytter grovrenset kloakk som varmekilde. Varmepumpeanlegget består av to varmepumpeaggregater, VP1 og VP2 som til sammen har en ytelse på 27,6 MW. Varmepumpene er likt bygd opp og benytter R-134a som arbeidsmedium i en to – trinns varmepumpeprosess med 40 bars, to - trinns turbokompressor. Det høye driftstrykket gjør at varmepumpene kan levere fjernvarmevann med en turtemperatur på 90oC. Varmepumpene benytter underkjølingsvarmevekslere i tillegg til kondensatorer. Varmepumpene opererer normalt i serie, det vil si at returvannet først forvarmes i underkjølerne, før det varmes opp til 90oC i kondensatorene. I en slik sammenkobling er underkjølerne parallellkoblet og kondensatorene seriekoblet i forhold til returvannet. Dette for å utnytte varmepumpenes ulike kapasitet og øke varmepumpeanleggets totale COP. Varmepumpene er også utstyrt med hver sin 4-veis ventil som alternerer strømningsretningen på kloakken gjennom fordamperne en gang i timen. Dette for å hindre akkumulasjon av masse fra kloakken i fordamperen. Rapporten viser at anlegget fungerer meget godt. Med kondenseringstemperatur på 90oC opererer varmepumpene nære kritisk punkt for R-134a. I dette området er strupningstapet stort og dette utnyttes i underkjølerne som står for ca 20 % av total varmeytelse for anlegget. I rapporten er det blitt sett på om naturlige arbeidsmedier som CO2 og ammoniakk kan erstatte R-134a i store varmepumpeanlegg. R-134a har en GWP på 1300 og er derfor svært miljøskadelig. Teoretiske beregninger i denne rapporten viser også at ammoniakk oppnår en COP som er ca. 6 % høyere enn R-134a i en to - trinns varmepumpeprosess med kondenserings – og fordampningstemperatur på henholdsvis 90oC og 2,5oC, underkjøling på 15 K og ellers like driftsbetingelser. Ammoniakk har gode varmeoverføringsegenskaper. Dersom disse blir tatt med i beregningene, slik at kondenserings – og fordampningstemperatur endres til 88oC og 4oC blir økningen i COP ca 11 % i forhold til R-134a. I rapporten er det også sett på enkle tiltak som kan øke anleggets COP. Dersom turtemperaturen senkes vil dette føre til en lavere kondenseringstempertur som vil gi an høyere COP for anlegget. Teoretiske beregninger gjort i denne rapporten viser at både COP og varmeytelsen øker tilnærmet lineært med synkende kondenseringstemperatur. Dersom en slik senkning av turtemperaturen gir en øking i spisslasten vil tiltaket virke mot sin hensikt da varmepumpene alltid vil være mer energieffektive enn elektro- og oljekjeler. En reduksjon av returtemperaturen i fjernvarmenettet ville også være positivt for varmeleveransen fra varmepumpene. Teoretiske beregninger viser at jo høyere returtemperaturen er, desto mindre blir varmeleveransen fra varmepumpene når turtemperaturen er fastsatt til 90oC og volumstrømmen gjennom kondensatoren holdes konstant. I rapporten er det også sett på hvordan beleggdannelse i VP1s fordamper påvirkes av den regelmessige endringen av strømningsretningen på kloakkvannet. Data fra fordamperen ble hentet ut fra varmepumpenes driftsdatabase for vinteren 2008. De utleste verdiene ble sammenlignet med verdiene for et identisk, rent fordamperrør. På denne måten ble det beregnet en foulingfaktor Rf for fordamperrørene. Trykktapet i fordamperen ble også analysert ved å lese ut effektbehov til kloakkpumpen fra driftsdatabasen. Resultatene viser at strømningsendringen i fordamperen har minimalt og si for varmeovergangen mellom kloakkvannet og arbeidsmediet, men den har en betydelig effekt på trykktapet i fordamperen.

Produksjon av LNG er en energikrevende prosess, spesielt på grunn av høyt kraftbehov for å gjøre naturgassen flytende. Utfordringer knyttet til utslipp av CO2 fra kraftproduserende enheter gjør det aktuelt å se på LNG-produksjon der CO2 fra kraft og varmeproduksjon fanges inn og deponeres. CO2-fangst er en termisk krevende prosess, og kommer på toppen av et allerede høyt energibehov i LNG-anlegget. Det høye termiske behovet til CO2-fangst kan påvirke utformingen av kraft og varmesystemet. Hensikten med oppgaven er å vurdere hvordan et kraft/varmesystem for et CO2-minimalisert anlegg bør utformes. Oppgaven er begrenset til primært å omfatte anvendt teknologi for prosessering av naturgass, samt at røykgass renses ved bruk av aminer. En mindre studie knyttet til oxyfuel forbrenning blir gjennomført. Det er i denne oppgaven antatt at de skal produseres 8 millioner tonn LNG per år fra gassfeltet North Field i Qatar. De ulike prosessene for produksjon av LNG blir gjennomgått, og termiske og mekaniske behov for LNG-produksjon finnes ved en simuleringsmodellering i Hysys. Simuleringsmodellen inkluderer LNG-anlegg med to ulike plasseringer for fjerning av tunge hydrokarboner, fraksjonering og flytendegjøring av gassen. Det etableres enklere modeller for gassrensing og CO2-fangst fra røykgass med fokus på å bestemme det termisk energiforbruket. En kombinert gass og dampturbin kommer i denne oppgaven ut som den beste løsningen for kraft og varmeforsyning. En moderne gassturbin har så høy virkningsgrad at det blir nødvendig med tilleggsfyring for å fremskaffe nok termisk energi. Utfordringer knyttet til NOx dannelse ved tilleggsfyring, gjør at det aktuelt å vurdere gassturbiner med lavere virkningsgrad for å fremskaffe nok termisk energi i røykgass. Flash-gass, et avfallsprodukt fra LNG-produksjonen, bør benyttes som brensel. Integrasjon av varme og kulde kan redusere termisk og mekanisk behov med henholdsvis ca 7 % og 1,2 %. Termisk forsyning bør skje ved bruk av damp. Hvor mange trykknivåer som bør benyttes, samt plasseringen av disse vurderes ut fra en eksergianalyse. Analysen viser at det er lave tap knyttet til å gå helt ned til to trykknivå, mens videre reduksjon til ett trykknivå medfører betydelige eksergitap. To trykknivå på 3,5 og 35 bar velges for termisk forsyning. GTPRO brukes for simulering av kraft/varmesystemet. Termisk virkingsgrad beregnes til 89,3 %. Simuleringen viser at det totale mekaniske og termiske energibehovet er på henholdsvis 250,7 kWh/tonn LNG og 276,3 kWh/tonn LNG. CO2-fangst fra røykgassen står for nesten 50 % av det totale termiske energibehovet, mens det mekaniske behovet til CO2-kompresjon bare utgjør ca 8 % av det totale mekaniske forbruket. Simulering viser at det er tilgjengelig mer flash-gass enn det som trengs som brensel i kraft og varmesystemet. LNG-prosessen kan justeres slik at det produseres mindre flash-gass, men det resulterer i høyere nitrogenfraksjon i LNG-produktet og kan resultere i at produktet ikke tilfredsstiller produktkravene. Felter med høyt nitrogeninnhold gir store mengder flash-gass, og derfor store mengder brensel. Slike felter er derfor godt egnet for CO2-minimalisert LNG-produksjon på grunn av det høye termiske forbruket til CO2-fangst.

Denne masteroppgaven gikk ut på studere konseptet behovsstyrt ogg behovstilpasset ventilasjon i skolebygg, og gjøre beregninger i den forbindelse. I tillegg ble det gjennomført en spørreundersøkelse. Spørreundersøkelsen viste at behovsstyrt ventilasjon er et velkjent bergrep i bransjen, og at dette er noe som brukes i de fleste prosjekt i dag. Beregningene viste også at man sparer energi ved å bruke behovsstyrt energi, og at dette er et system man burde ta i bruk i bygninger hvor det personantallet varierer.

Denne masteroppgaven har sett på hva som innvirker på en frysetunnels energibruk og hvordan frysetunneler fram til i dag er blitt modellert og hva som har vært hovedhensikten med modelleringen. Hovedtyngden av oppgaven har gått ut på å lage en datamodell av et produkt som fryses inn. Modellen har tatt høyde for de parameterne som innvirker på varmestrømmen fra produktet under innfrysningen, som lufthastighet og lufttemperatur rundt produktet, varmemotstand som følge av emballasje og de termodynamiske egenskaper for selve produktet. Til grunn for modellen er det blitt benyttet en implisitt numerisk modell hvor produktet ble delt opp i mindre kontrollvolum for beregning av de interne varmestrømmene. I forbindelse med datamodellen ble det laget et brukergrensesnitt i Excel. Litteraturstudiet omkring energibruken i frysetunnelen, fant at det i hovedsak er viftene og kjøleanlegget i frysetunnelen som energibruken i hovedsak er knyttet til. Der det i kjøleanlegget er kompressorarbeidet som står for hovedtyngden av energibehovet. Dette kompressorarbeidet er direkte koblet opp mot den kuldeytelsen som anlegget må yte for at innfrysningen skal skje. Denne kuldeytelsen er lik varmelasten i frysetunnelen, som ble funnet til å bestå av varmestrømmen fra produktene, varme avgitt fra viftene, transmisjons og infiltrasjonstap, avriming av fordampere og nedkjøling av reolene som produktene er lastet på. Resultater fra datamodellen for produktet ble sammenlignet med måleresultater fra Domstein Måløy. Sammenligningen viste at datamodellen brukte noe kortere tid på å fryse ned produktet slik at en bestemt temperatur midt i produktet ble nådd, enn hva målingene fra frysetunnelen på Måløy viste. Dette avviket kan ordnes med å legge inn en større varmemotstand på produktets overflate, eventuelt å korrigere formelen som ble brukt til å beregne varmeovergangstallet mellom produkt og luft. Brukergrensesnittet som ble laget i Excel tar for seg innlegging av parametere til simuleringsmodellen og kjøring av simuleringen. I tillegg er det mulig å hente ut forskjellige resultater fra simuleringen. Ved et videre arbeid med modellen bør grensesnittet systematiseres, slik det er nå er det til dels noe uoversiktlig med tanke på plassering av resultater.

I gassprosesseringsanlegg er kjøling av gassen etter eksportkompressorene nødvendig før gassen kan sendes videre i rørnettet. Eksportkjølebehovet for prosessanlegg er en stor og energikrevende del av prosessanlegget. Kjølebehovet kan dekkes ved sjøvannskjøling eller ved luftkjøling. Det er imidlertid ingen retningslinjer for når den ene kjøleløsningen foretrekkes framfor den andre. Prosessanleggene Ormen Lange og Kollsnes er to relativt like anlegg som prosesserer gass fra Nordsjøen og eksporterer salgsgass til det Europeiske markedet. Mens Ormen Lange har et sjøvannskjølt system til å dekke kjølebehovet, har Kollsnes et luftkjølt system. Ormen Lange har et maksimalt kjølebehov på eksportkjølerne på 104 MW, mens Kollsnes har et maksimalt kjølebehov på 184 MW. Hovedutstyret til kjølesystemet på Ormen Lange består av bassengkonstruksjon for sjø- inntak og utløp, to sjøvannspumper, 6 platevarmevekslere mellom sjøvann og kjølemediumskrets, tre rørsats eksportkjølere, sjøvannsfilter og kjølemediumsfilter, ekspansjonstank og rørnett for hhv sjøvann og kjølemediumskretsen. På Kollsnes består kjølesystemet av fem luftkjølte eksportkjølere. Termisk hydraulisk design av sjøvannskjølte eksportkjølerne på Ormen Lange ga tre rørsats varmevekslere til å dekke kjølebehovet på 104 MW. Hver veksler ble designet til å være på over 10m lang med 1386 rør og en ytre diameter på 1168mm. Varmeoverføringskoeffisienten for eksportkjølerne ble utregnet til 1527 W/m2K og det totale varmeoverføringsarealet er 2427m2. Design av platevarmevekslere ga seks platevarmevekslere med 436 plater i hver veksler for å dekke kjølebehovet på 226 MW. Varmeoverføringskoeffisienten for platevekslerne ble gitt til 3767 W/m2K, og det totale varmeoverføringsarealet ble 5649 m2. Termisk hydraulisk design av et alternativt luftkjølt system ga tre luftkjølerenheter. Hver enhet ble 12m lang og 24,1m bred, utstyrt med åtte vifter med diameter på 4,3m. Varmeoverføringskoeffisienten for luftkjølerne ble 31 W/m2K og totalt varmeoverføringsareal på 200 897m2. Ved design utetemperatur på 23,1 °C er effektbehovet per vifte på 20,7 kW. Termisk hydraulisk design av det luftkjølte systemet til Kollsnes ga fem luftkjølerenheter til å dekke det totale kjølebehovet på 184 MW. Hver enhet ble 13,5m lang og 18,7m bred. Varmeoverføringskoeffisienten for luftkjølerne ble 28,4 W/m2K og det totale varmeoverføringsareal ble 263 685m2. For et tenkt sjøvannskjølt system på Kollsnes ble det designet 5 rørsats eksportkjølere til å dekke kjølebehovet. Hver rørsatsveksler er over 9 m lang med 824 rør, og en ytre diameter på 1067mm. Rørsats design ga varmeoverføringskoeffisient på 1597 W/m2K og totalt varmeoverføringsareal på 2454m2. Design av platevarmevekslere ga 11 vekslere i parallell med 436 varmeoverføringsplater i hver veksler for å dekke et kjølebehov på 406 MW. Varmeoverføringskoeffisienten for designtilfellet ble 3502 W/m2K, og det totale varmeoverføringsareal for platevekslerne ble på 11 300m2. De estimerte utstyrskostnadene for det sjøvannskjølte systemet på Ormen Lange er på 128 millioner NOK, mens utstyrskostnader for luftkjøleanlegget på Kollsnes er estimert til 17,5 millioner NOK. Innført i et kostnadsprogram ville tilsvarende luftkjøleanlegg på Ormen Lange koste 10,5 millioner NOK, og tilsvarende estimert sjøvannskjølt anlegg på Kollsnes koste i overkant av 160 millioner NOK. Kostnadssimuleringen viser også at utstyrskostnadene for sjøvannskjølte prosessanlegg øker i større grad enn det luftkjølte anlegget ved økning av kjølebehovet (MW). Det kraftkrevende utstyret på sjøvannskjølesystemet til Ormen Lange er pumpene og sjøvannsfilteret. Til sammen er effektbehovet til dette utstyret på 7996 kW ved designtilfelle. Effektbehovet til Kollsnes luftkjølte kjølesystem er luftkjøleviftene. Ved design ute temperatur på 26 °C er det totale effektbehovet for alle fem luftkjølere 488 kW. For et tilsvarende luftkjølt kjølesystem på Ormen Lange estimeres effektbehovet til 293 kW, mens for et tilsvarende sjøvannskjølt kjølesystem på Kollsnes estimeres effektbehovet å være på 11 982 kW. For sjøvannskjølt kjølesystem antas en større økning av effektbehovet ved økende kjølebehov enn for et luftkjølt kjølesystem. Ut fra økonomiske forutsetninger oppgitt i denne oppgaven vil luftkjølt kjølesystem for landbasert gassprosessanlegg foretrekkes framfor sjøvannskjølt system, uansett kjølebehov. Når et sjøvannskjølt prosessanlegg foretrekkes, må dermed andre enn økonomiske faktorer ligge til grunn.

Bruk av bioenergi og andre energikilder som gir lavt utslipp av CO2 får stadig større aktualitet både i Norge og internasjonalt. Det er i denne sammenheng et behov for verktøy som på en rasjonell måte kan beregne sentrale data for varmesentraler for vannbåren varme som benytter ulike teknologier for generering av varme. Hovedmålet med denne oppgaven er å utvikle en ”komplett” databasert beregningsmodell for å beregne aktuelle indikatorer for energiytelse, samt varmekostnad/varmepris for lokale varmesentraler for vannbåren varme med gitt forbruksmønster og for de mest vanlige former for generering av varme. Beregningsresultatene fra modellen skal kunne brukes til vurdering av bygging av lokale varmesentraler, eller for å beregne energiytelse og alternativpris ved for eksempel tilknytning til et fjernvarmeanlegg eller ved levering av fjernvarme til en bygning. Oppgaven er en videreføring av prosjektarbeidet ”Modell for beregning av optimale, lokale varmesentraler med tanke på varmekostnad/varmepris for lokale varmesentraler med gitt forbruksmønster.” Kjernen i den utviklede beregningsmodellen er en driftssimulator som simulerer driften av en lokal varmesentral på timebasis gjennom et normalår for en gitt konfigurasjon av varmeproduserende enheter, som defineres av brukeren. Varmesentralen kan forsyne enkeltbygg eller en gruppe av bygninger med varme, og lastkurver for varmebehovet for bygningene genereres av beregningsmodellen. Modellen kan simulere ulike kombinasjoner av maksimalt tre varmegeneratorer i varmesentralen, og det kan velges mellom fire ulike typer varmegeneratorer. Dette er kjeler fyrt med bioenergi, el – kjeler, oljekjeler og varmepumpe. Modellen gir muligheter for en detaljert beskrivelse av virkningsgradskarakteristikkene for kjelene, og skiller mellom av/på -, trinn- og modulerende regulering. Primærenergikonseptet brukes for beregning av indikatorer for energiytelse. Modellen beregner behov for levert energi, primærenergibehov og CO2 – utslipp for varmesentralen. Beregningen av indikatorene følger beregningsmetoder definert i de standarder som er utarbeidet ved realisering av Direktiv om energiytelsen for bygninger. For å vise funksjonaliteten til beregningsmodellen er det gjennomført beregninger på et tenkt utbyggingsområde beliggende i Trondheim. Dette området består av en gitt sammensetning av bygninger fra ulike bygningskategorier, og to mulige scenario med tanke på varmeforsyning er studert. I det ene scenario forsynes alle byggene i utbyggingsområdet med varme fra sin egen varmesentral. I det andre scenario forsynes samtlige bygg med varme fra en felles varmesentral via et fjernvarmenett. Formålet med disse beregningene er å studere hvordan disse to scenario slår ut med tanke på varmekostnad, behov for levert energi, primærenergibehov og CO2 – utslipp for hele utbyggingsområdet. Det forutsettes at det benyttes bioenergi som grunnlast, olje som spisslast og el – kjel til å dekke tappevannsbehov i sommersesongen for samtlige varmesentraler. Resultatene viser at ved å forsyne alle byggene i utbyggingsområdet fra en felles varmesentral vil behovet for levert energi bli større enn hvis alle byggene forsynes med varme fra sin egen varmesentral. Det viser seg at behovet for levert energi for varmesentralen blir en prosentandel større for den felles varmesentral som tilsvarer tapene ved produksjon av varme i den felles varmesentralen. Tapene i fjernvarmenettet vil dekkes opp av den gevinsten som oppnås i hvert enkelt bygg ved å erstatte kjelanlegget med en kundesentral, siden tapene i en kundesentral er langt lavere enn i et kjelanlegg. Siden behovet for levert energi blir større for den felles varmesentral medfører dette at primærenergibehovet og CO2 – utslippet også blir større. Disse vil øke med samme andel som behovet for levert energi, med unntak av følgende forhold. Siden fordelingen av det årlige energibehov mellom de ulike energivarer kan bli noe annerledes enn for varmesentraler i enkeltbygg, kan dette medføre at primærenergibehovet og CO2 – utslippet blir noe lavere eller høyere avhengig av fordelingen mellom energivarene og primærenergi- og CO2 – faktorene. Varmekostnaden for den felles varmesentralen blir betydelig lavere enn med varmesentraler i hvert enkelt bygg. Dette selv om kostnader til fjernvarmenett og kundesentraler inkluderes. Dette skyldes at rimeligere energikilder kan benyttes som grunnlast i den felles varmesentral. Det er gjennomført en rekke følsomhetsberegninger for å kartlegge de mest sentrale inngangsdata i modellen, og for å vise hvordan disse påvirker beregningsresultatet. Beregningene er gjennomført for varmesentralen som forsyner alle bygg i utbyggingsområdet. Resultatene viser at energiprisen for grunnlasten er den parameter som påvirker varmekostnaden i størst grad. En lav energipris for grunnlasten er dermed den viktigste parameter for å oppnå en lavest mulig varmekostnad i et nærvarmeanlegg. Videre er investeringskostnad i varmesentral, kalkulasjonsrente og investeringskostnad i fjernvarmenett de parametre som påvirker varmekostnaden i størst grad. For alle de studerte varmesentraler i denne oppgaven er elektrisitet den helt klart største bidragsyteren til forbruk av ikke – fornybar primærenergi og CO2 – utslipp. I tillegg bidrar elektrisitet i stor grad til å øke varmesentralens totale primærenergibehov. Dette er beregnet med primærenergi – og CO2 – faktorer for elektrisitet miks UCPTE i henhold til NS – EN 15603. Den beste løsning for å redusere utslippet av CO2 og primærenergibehovet i varmesentralene er dermed å ikke benytte seg av elektrisitet som energikilde.