<p>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.</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA/oai:DiVA.org:ntnu-10503 |
| Date | January 2009 |
| Creators | Wadahl, Stian |
| Publisher | Norwegian University of Science and Technology, Department of Energy and Process Engineering, Institutt for energi- og prosessteknikk |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Norwegian |
| Detected Language | Norwegian |
| Type | Student thesis, text |
Page generated in 0.0023 seconds