Fjärrvärmeledningar levereras i olika isoleringsserier, där ökat serienummer ger en tjockare isolering. För enkelrör, fjärrvärmeledning med ett medierör, finns det fyra olika serier, och för dubbelrör, fjärrvärmeledning med två medierör, finns tre olika serier. Med en tjockare isolering minskar värmeförlusterna i distributionsnätet, men investeringskostnaden för ledningarna ökar. Syftet med detta projekt har därför varit att utveckla och demonstrera en teknoekonomisk modell, i uppdrag åt Mälarenergi, som undersökte i vilken utsträckning som fjärrvärmeledningar ska isoleras i förhållande till kostnaden för värmeförluster och investeringskostnad för fjärrvärmeledningen. Målet var att genomföra en fallstudie på ledningar med dimension 150 mm, samt ta fram en allmän rekommendation där marginalkostnadens inverkan på den potentiella besparingen kontrollerades. Med marginalkostnaden menas kostnaden för värmeförluster i distributionsnätet av fjärrvärme. I fallstudien jämfördes olika fjärrvärmeledningar mot ett referensfall, för att identifiera ur en kostnadssynpunkt det bästa alternativet vid en nyinvestering. Detta utfördes genom att beräkna kostnaden för värmeförlusterna, med hjälp av marginalkostnaden, samt jämföra investeringskostnaderna för de olika fjärrvärmeledningarna. Genom att kontrollera skillnaden mellan detta identifierades då en potentiell besparing, eller förlust. I både fallstudien och allmän rekommendation användes enkelrör serie 1 som referens. Ur fallstudien syndes att alla typer av ledningar ger en besparing. Störst besparing ger dock dubbelrören, där dubbelrör serie 1 visar en besparing på 311 kSEK och dubbelrör serie 2 217 kSEK i jämförelse med enkelrör serie 1. Bland enkelrören visade kombinationen med serie 4 på framledning och serie 2 på returledning störst besparing, med 157 kSEK. Från fallstudien rekommenderades alltså dubbelrör serie 1. Det var inte det fall med minst värmeförluster, men förhållandet mellan investeringskostnaden och kostnaden för värmeförlusterna ledde till att dubbelrör serie 1 gjorde störst besparing vid DN150. I den allmänna rekommendationen undersöktes besparingar för samtliga dimensioner vid marginalkostnaderna 25, 50, 100 och 150 SEK/MWh. För marginalkostnaderna 25 och 50 SEK/MWh visade sig dubbelrör ge en större besparing än enkelrör för dimensionerna 25-150, medan för marginalkostnaderna 100 och 150 SEK/MWh sträckte det sig till dimension 200. Efter dimension 150 rekommenderades enkelrör serie 1 vid både marginalkostnaden 25 och 50 SEK/MWh. Detta eftersom ingen annan serie visade på besparing efter denna dimension. Dock så visade sig motsvarande dimension vara DN200 vid marginalkostnaden 100 SEK/MWh, och vid marginalkostnaden 150 SEK/MWh DN250. Detta ledde till att en högre isoleringsserie kunde rekommenderas i högre dimensioner för dessa marginalkostnader. Slutsatser från projektet var bland annat att det bästa alternativet för fjärrvärmeledningar i lägre dimensioner var dubbelrör. Utöver att ha en högre potentiell besparing i form av kostnad för värmeförluster, behöver inte installationskostnaden vara lika stor som den hos enkelrör. Detta eftersom endast en ledning behöver läggas, och inte två. Graven som ledningarna läggs i kan därför vara mindre. Ur den allmänna rekommendationen syndes det hur behovet av en högre isoleringsserie ökade med ökad marginalkostnad. Med en högre marginalkostnad blev värmeförlusterna dyrare, och det kan därför vara mer ekonomiskt hållbart att ha en dyrare investeringskostnad för att kunna sänka kostnaderna för värmeförlusterna. I Mälarenergis fall var dock marginalkostnaden låg, vilket berodde på förbränning av avfall. Detta ledde till att behovet av en hög isoleringsserie inte existerade för Mälarenergi. Marginalkostnaden visade sig även vara negativ under sommarmånaderna, vilket innebar att under dessa månader var det fördelaktigt att ha värmeförluster i distributionsnätet. / District heating pipes are produced in different insulation series, where an increased series number gives a thicker insulation. For single-pipes, district heating pipes with one medium pipe inside, there are four different series. For twin-pipes, district heating pipes with two medium pipes inside, there are three series. With a thicker insulation, the heating losses in the district heating network will decrease, but the investment cost will increase. Therefore, the purpose of this project was to develop and demonstrate a techno-economical model, on behalf of Mälarenergi, which examined how much a pipe should be insulated considering the cost of the heat losses, and the investment cost of the district heating pipes. The goal was to perform a case study on district heating pipes with a dimension of 150 mm, and to compile a general recommendation where the marginal costs impact on the potential savings was investigated. The marginal cost is the cost of the heat losses in the district heating network. In the case study, different district heating pipes was compared to a reference case to identify the best alternative to invest in, from an economical stand point. This was done by calculating the cost of the heat losses, dependent on the marginal cost, and to compare the investment costs for the different district heating pipes. By examining the difference between these, a potential saving or loss was identified. In both the case study and the general recommendation, single-pipe series 1 was used as a reference case. From the case study, it was shown that all other types of pipes created a saving compared to single-pipe series 1. The biggest saving was from twin-pipe series 1, with 311 kSEK, followed by twin-pipe series 2, with 217 kSEK. Among the single-pipes, the combination of series 4 on the supply pipe with series 2 on the return pipe had the biggest saving with 157 kSEK. The recommended type of pipe in the case study was therefore twin-pipe series 1. It was not the case with the least amount of heat losses, but the relationship between the investment cost and the cost of the heat losses lead to twin-pipe series 1 being the case with the highest saving. In the general recommendation case, the savings for all dimensions was calculated at the marginal costs of 25, 50, 100 and 150 SEK/MWh. After dimension 150, single-pipe series 1 was recommended for the marginal costs of 25 and 50 SEK/MWh. This was because no other series showed a saving after this dimension. Although, the corresponding dimension was shown to be DN200 at the marginal cost of 100 SEK/MWh, and at 150 SEK/MWh DN250. This lead to the conclusion that a higher insulation series can be recommended in higher dimensions for these marginal costs. Conclusions from the project was that the best alternative in lower dimensions are twin-pipes. Not only because it showed a high potential saving regarding heat losses, but also because the installation cost of the pipe does not have to be as big as that of a single-pipe. This is because there is only one pipe that is installed in the ground, and not two. The pit in which the pipe is installed can therefore be smaller. From the general recommendation, it was shown that the need of a thicker insulation increased with an increased marginal cost. With a higher marginal cost, the cost of the heat losses was increasing, and it can therefore be more economical sustainable to have a more expensive investment cost in order to decrease the cost of the heat losses. However, in the case of Mälarenergi, the marginal cost was low because of incineration of municipal waste. This lead to the need of a higher insulation series in Mälarenergi's case was eliminated. The marginal cost has also shown to be negative during the summer months, which meant that during these months it was profitable to have heat losses in the district heating network.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-85305 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Eriksson, Jesper |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Institutionen för teknikvetenskap och matematik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0028 seconds