nyhetsbrev juni 2012

1

N y h e t s m a g a s i N f r å N v ä r m e f o r s k

e t t N y h e t s m a g a s i N f r å N v ä r m e f o r s k | Nummer 1 | JuNi 2012

Bättre lastprognoser kan spara stora pengar

åt värmeverken

Mer biogas med förvärmt slam

Mer el och pengar – med sänkt framledningstemperatur i nätet

Hur länge hållerpolypropenplasten?

2


Tillsammans blir vi effektivare

Innehåll:LedareTillsammans blir vi effektivare sid. 2

Mer biogas med förvärmt slam sid. 3

Bättre lastprognoser kan spara stora pengar åtvärmeverken sid. 4

Mera el och pengar – med sänkt framledningstemperaturi nätet sid. 6

Hur länge hållerpolypropenplasten? sid. 7

Skogsindustriellaprogrammet är viktigt sid. 8

Ansvarig utgivare: Gullvi Borgström Redaktör/texter: Lars Magnell, [email protected] 070-592 37 75 Produktion: Kreativ Media AB Formgivning: Gabriella LindgrenOmslagsfoto: Lars MagnellTryck: Planograf, Stockholm 2012

Värmeforsk101 53 StockholmTelefon: 08-677 25 80Telefax: 08-677 25 [email protected]

Det här numret av nyhetsbladet behandlar flera projekt som på ett eller annat sätt tangerar det som vi normalt ser som Värmeforsks forsk-ningsområde. Är det en tillfällighet, eller beror det på att villkoren för forskningen inom energisektorn ser annorlunda ut i dag än tidigare? Jag tror att det handlar om det senare.

En uttalad målsättning för vår verk-samhet är att vi ska bidra till att effektivisera och optimera kraft- och värmeproduktionen i Sverige. Mer outtalat förväntas detta i huvudsak ske genom forskning kring anläggnings- och förbränningstekniska aspekter. Men i takt med att förutsättningarna på energiområdet ändras uppstår nya frågeställningar i den skärningspunkt som tidigare skilt de olika forskningsom-rådena åt. Rågången är inte längre lika självklar. Det framkommer tydligt i de projekt som finns beskrivna längre fram i nyhetsbladet.

Men vad betyder det i praktiken? Dagligen stöter vi på frågeställ-ningar vars lösning kräver bred kompetens, som inte självklart finns att hämta hos en enskild forskningsorganisation. Det blir alltmer tydligt att samverkan är nödvändig. Detta pekar på en utveckling som också innebär att forskningen inom energibranschen behöver samordnas i högre grad. Vi behöver sätta oss ned och diskutera hur vi ska använda våra

resurser så effektivt som möjligt. Branschgemensam forskning är syn-nerligen resurseffektivt, och initiativet till ett Energiforsk ligger alldeles rätt i tiden. Det är min förhoppning att detta initiativ kan överbrygga de motsätt-ningar och den protektionism som ibland gjorts sig gällande inom den branschgemensamma forskningen. Låt oss släppa på prestigen. Tillsammans blir vi effektivare.

Trevlig läsning!Gullvi BorgströmVd, Värmeforsk

3


Innehåll:LedareTillsammans blir vi effektivare sid. 2

Mer biogas med förvärmt slam sid. 3

Bättre lastprognoser kan spara stora pengar åtvärmeverken sid. 4

Mera el och pengar – med sänkt framledningstemperaturi nätet sid. 6

Hur länge hållerpolypropenplasten? sid. 7

Skogsindustriellaprogrammet är viktigt sid. 8

Att erhålla en ökad mängd biogas ur samma mängd slam kan vara av avgörande ekonomisk betydelse. Ett sätt att uppnå detta är att förbehandla slammet med värme.

Det menar Gunilla Henriksson på SP, Sveriges Tekniska Forskningsinsti-tut, som lett ett Värmeforskprojekt där potentialen för denna metod undersökts. – I projektet ville vi dels ta reda på hur mycket man kan öka biogas-produktionen och dels undersöka om man kan göra detta

rapporten

Högtemperatur-förbehandling av biogassubstrat med fjärrvärme för ökad biogasproduktion

rapportnummer 1201

finns att ladda ned gratis från www.varmeforsk.se/rapporter

Mer biogas med förvärmt slamVärmebehandling av slam kan öka produktionen av biogas från avloppsreningsverk. Slammet kan med fördel värmas upp med hjälp av fjärrvärme. Metoden kan således bli en alternativ användning för fjärrvärme.

genom att använda fjärrvärme vid förbehandlingen. Därför valde vi förbehandlingstemperaturer som kan uppnås med hjälp av fjärrvärme.

Olika temperaturer I projektet har slam från Kungsängens avloppsreningsverk i Uppsala använts. Detta har värmts upp i laboratorium till mellan 60 och 100 grader under olika tidsintervaller, som varat från en halv-timme upp till två timmar. – Genom att studera förbehandling vid olika temperaturer och uppehållstider ville vi visa de optimala driftsbeting-elserna för förbehandlingen och samti-digt undersöka vid vilka driftsbetingelser som patogener, alltså sjukdomsalstrande ämnen, avdödades i slammet, säger Gunilla Henriksson. Det förvärmda slammet rötades

därefter och metanutbytet uppmättes och jämfördes mot slam som inte förbehandlats. Utöver detta genomfördes en termisk energianalys för att utvärdera om den tillförda energimängden balanse-rades av den ökade biogasproduktionen.

Behövs fler försök Resultaten visar att förbehandling av slam från avloppsreningsverk vid fjärrvärmetemperaturer kan ge en ökad biogasproduktion. Slutsatserna behöver dock bekräftas eftersom resultaten varierar beroende på slammets ursprung, konstaterar Gunilla Henriksson. – Resultaten visade att förbehandling av slam vid 100 grader i en timme res-pektive 85 grader i en timme gav en ökad metanproduktion efter 16 dygn. Båda dessa betingelser visade också på att sjukdomsalstrande ämnen avdödades i slammet. Energimässigt pekar resultaten på att förbehandlingen inte innebär ett ökat värmebehov. Detta tack vare att det förbehandlade slammet värme-växlas ned till röt-kammarens tempe-ratur, säger Gunilla Henriksson. Hon un-derstryker dock att fler försök behöver genomföras för att statistiskt säkerställa resultaten.

Kungsängsverket i Uppsala där slam hämtades. Resultatet i studien visar att förvärmning av slammet innan rötning ger ökad biogasproduktion.

Gunilla Henriksson, SP

Foto: Uppsala Vatten

4


Hur mycket el och fjärrvärme som ett energibolag behöver producera måste bestämmas i förväg. Faktorer som är styrande för efterfrågan på energi är tid på dygnet, veckodag, årstid, använ-darmönster med mera och inte minst vilket väder/temperatur som kan förvän-tas. Av dessa förutsättningar är förstås vädret den mest osäkra parametern och energiföretagen är därför beroende av tillförlitliga väderprognoser. Men även operatörernas erfarenhet och skicklighet, det vill säga förmågan att bedöma väderutsikterna, har historiskt sett spelat stor roll för hur pass väl energiprodu-centen förmår förutsäga efterfrågan på värme och el. – Det gäller att producera tillräckligt, men inte för mycket och vid rätt tidpunkt. Men det finns en osäkerhet i detta. Och energibolagen har själva ifrågasatt om

Bättre lastprognoser kan spara stora pengar åt värmeverken

de verkligen använder tillgänglig väder-information på bästa möjliga sätt, säger meteorologen Martin Hedberg. Han har i ett Värmeforskprojekt stud-erat hur osäkerheten i väderprognoser påverkar bedömningen av storleken på

lasterna (efterfrågan på värme) i ett fjärr-värmesystem. Studien visar att det finns ett stort behov av att kvantifiera hur osäkerheter i vädret kan påverka produktionen av värme och el. Det finns även behov av

att uppskatta andra osäkerheter, till exempel sådana som beror på olämp-liga placeringar av mätstationer. Det kan handla om väderstationer som står för långt ifrån själva lastområdet eller i närheten av föremål, vägar, träd eller byggnader som gör att vädermätningen inte blir representativ.

EnsembleprognoserDen Värmeforskrapport som Martin Hedberg sammanställt redovisar även metoder och strategier för bättre last-prognoser. – Bra väderprognoser är ju en grundförutsättning för en effektiv produktion. Men i de flesta fall beräknas den förväntade lasten enbart från en enda väderprognos. Denna är i sin tur vanligen utformad för och verifierad mot en eller ett fåtal väderstationer

Att inte kunna matcha kundernas efterfrågan

på energi kan bli dyrt för en energiproducent.

Därför finns ett stort behov av tillförlitliga

lastprognoser. Men dagens prognoser

rymmer stora osäkerheter.

“Det gäller att producera tillräckligt, men inte för

mycket och vid rätt tidpunkt.”

5


rapporten

Lastprognoser för fjärrvärme med hänsyn till scenarier och osäkerheter i vädret

rapportnummer 1196


som står i närheten av lastområdet. Men väder och temperatur kan variera ganska mycket inom ett fjärrvärmeområde. Styrande är till exempel närheten till vatten, topografi, vindförhållanden med mera. Varje värme- eller kraftvärmeverk behöver därför kunna bedöma inverkan från dessa områdesspecifika faktorer. Därtill är en väderprognos aldrig, och kan heller inte bli någon exakt förutsägelse om kommande väderlek, förklarar Martin

Hedberg. Men om man utgår från flera progno-ser och i stället riktar in sig på sannolikheten för att vädret ska utveckla sig på ett eller annat sätt över lastområdet kan man komma ganska nära verkligt utfall, framhåller Martin Hedberg. En sätt

analyser i den dagliga driften. Man får en objektiv sannolikhetsfördelning inte bara för hur vädret utvecklar sig, utan även för olika lastscenarier. Detta är givetvis en stor hjälp såväl för operatören som för strategiska beslut kring driften. Resultaten visar att det går att göra såväl miljömässiga som ekonomiska vinster genom att använda de metoder och strategier som studerats. – Vår upp-skattning är att lastberäkningar baserade på ensembleväderprognoser och därpå följande produktionsplanering kan minska kostnaderna för produktionen av värme och el betydligt. Det handlar om procentsatser, och faktiskt så mycket som 5 procent eller mer under en femtedel av driftsäsongen, hävdar Martin Hedberg.

Martin Hedberg är meterolog och har utarbetat en metod för säkrare lastprognsoer.

att åstadkomma detta är att använda sig av så kallade ensembleprognoser. Det är prognoser där man med hjälp av små variationer i initialdata skapar en mängd (ensemble) olika väderprognoser. – Ensembleprognoser kan användas för att visa på spridningen av olika sannolika väderutvecklingar, att finna extrema vädersituationer och för att kvantifiera sannolikheter för olika väderutvecklingar. I detta sammanhang används ensembleprognoser för att stud-era hur osäkerheter i vädret fortplantar

sig genom lastprognoser och hur det i sin tur påverkar produktionsplaneringen för kraft- och fjärrvärmeverken.

RiskanalyserMetoden lämpar sig även för att göra risk-

Vädret avgör till stor del efterfrågan på el och värme. Men väder och temperatur kan variera ganska mycket inom ett fjärrvärmeområde. Styrande är till exempel närheten till vatten, topografi, vindförhållanden med mera.

“Vår uppskattning är att lastberäkningar kan minska

kostnaderna betydligt.”

Foto: Lars Magnell

Foto: Lars Magnell

6


Höga elpriser och möjligheten att få gröna elcertifikat har under senare år gjort det intressant för anläggningsägare att öka elverkningsgraden i sina kraft-värmeverk. En möjlighet att åstadkomma detta är att sänka framledningstempera-turen. Men för att detta ska kunna ske utan att leveranssäkerheten äventyras måste en noga genomtänkt reglerstrategi utarbetas.

En reglerstrategi för minimerad fram-ledningstemperatur inom ramen för bibehållen leverans-säkerhet har, i ett Värmeforskprojekt, framgångsrikt testats på fjärrvärmenätet i Nyköping. Resul-tatet visar att det är möjligt att sänka framledningstem-peraturen med 4 grader i genomsnitt under höglast. En positiv bieffekt är att

rapporten

Optimerad framled-ningstemperatur för stora fjärrvärmenät

rapportnummer: 1227


Se också rapporten Modellbaserad framtemperatur-reglering, nr 1155

Mera el och pengar – med sänkt framledningstemperatur i nätetSänkt framledningstemperatur i ett fjärrvärmenät kan ge stora ekonomiska vinster. En optimerad drifttemperatur av fjärrvärmenätet i Uppsala skulle kunna ge vinster på 1,2 miljoner kronor under en tremånadersperiod. Det visar en aktuell Värmeforskstudie.

flödet på nätet samtidigt kan jämnas ut. Simuleringar visar att man med en sådan reglerstrategi kan öka elproduktionen med 2,5 procent vid höglast. Nu har Nyköpingsstudien följts upp. Denna gång har det betydligt mycket större fjärrvärmenätet i Uppsala stått som föremål för datasimuleringarna. Och även denna gång kan man konstatera att det finns stora möjligheter till ökad el-produktion och därmed ökade inkomster tack vare sänkt framledningstemperatur. – Våra simuleringar visar att det i genomsnitt går att sänka temperaturen med 8 grader. Därmed skulle man under perioden januari – april kunna höja elproduktionen med 2,5 procent och på så sätt få en extrainkomst på omkring 1,2 miljoner kronor, säger projektledaren Linn Saarinen, Vattenfall.

Men räckte det inte med resultaten från Nyköpingsstudien för att konstatera detta?– Uppsalanätet är betydligt större än Nyköpingsnätet och försörjs av flera produktionsanläggningar, vilket gör

att det blir mer komplicerat att hitta en optimal framledningstem-peratur. Vi tog fram en detaljerad modell av nätet som vi använde för att hitta och verifiera fören-klade modeller som kan användas för reglering.

Men vad innebär det mera konkret att än-dra sin reglerstrategi så att man kan upp-nå en optimal framledningstemperatur?– Kundernas värmebehov varierar, och den variationen måste värmeproducenten möta med en varierande temperatur och/eller ett varierande flöde på nätet. Om man ger kunderna en temperatur som precis motsvarar den värmelast de vill ta ut, så kommer man att få ett jämnt flöde på nätet. Om man har ett jämnt flöde så behöver man inte så stora marginaler till nätets maximala flöde. Då kan man lägga sig på en låg framledningstemperatur och ett högt flöde och därmed utnyttja nätets kapacitet maximalt. Det hela bygger dock på att man kan göra en bra prediktion av kundernas värmelast några timmar in i framtiden. Detta så att man hela tiden kan anpassa framledningstemperaturen till kommande last.

Linn Saarinen,Vattenfall

6

7


Polypropenmaterial är attraktivt att använda i metallkorrosiva miljöer efter-som det har god korrosionshärdighet och är ett jämförelsevis billigt material. Dessa goda egenskaper har lett till en kraftigt ökad användning av komponenter gjorda av polypropenplast i anläggningar för rening och kondensering av rökgaser. – Men, ett övergripande problem eller svårighet är att polypropen, liksom plaster i övrigt, inte är standardiserade. Därför kan olika fabrikat och kvaliteter skilja sig väsentligt och det är därför

svårt att säga något generellt om dess härdighet och förväntade livslängd. Det konstaterar Karin Jacobson på Swerea KIMAB. Hon har lett ett Värme-forskprojekt som un-dersökt möjligheten att finna nya, bättre metoder för bestämning av livslängd och kvalitet på komponenter av polypropenplast som används i rökgasren-ingsmiljöer.

rapporten

Status, kvarvarande livslängd och kvalitetssäkring av PP-material i anläggningar för rening och kondens-ering av rökgaser

rapportnummer 1194


Ingen lätt uppgiftProjektet innebär en stor utmaning, framhåller hon. Ingen kan idag förutsäga polypropenplastens livslängd i den här typen av aggressiva miljöer. Bland annat för att dess motståndskraft också beror på initial stabilisering av materialet och driftsparametrar såsom temperatur och exponeringsmiljö. – Slutanvändarna och leverantörerna är sällan medvetna om stabiliserings-problematiken, varför den sällan eller aldrig diskuteras. Produktdatabladen

innehåller heller ingen information om att livslängden hos produkten beror av stabiliseringssystemet. Om användningen blir lyckad eller inte blir med andra ord styrd av slumpen, säger Karin Jacobson som menar att man bör angripa det här problemet från två håll:

Man bör dels undersöka de aktuella driftförhållanden i anläggningarna där polypropenmaterialet används för att se hur komponenterna står emot den specifika driftsmiljön. Om det är möjligt är det viktigt att också ta prover på komponenterna i samband med detta. Parallellt bör man därtill systematisk göra labbtester med fokus på nedbryt-nings- och stabiliseringsmekanismer. – I det genomförda projektet har detta arbete påbörjats men vi vill gärna fortsätta arbetet med att samla in olika erfarenheter från användandet av polypropen i olika typer av rökgasan-läggningar. Denna information skulle exempelvis kunna användas i en data-bas för att ge vägledning vid nyproduk-tion eller utbyte av gamla kompon-enter. Vi vill även arbeta vidare med att vidareutveckla de olika metoder vi anser ha potential för att ge en bättre bild av kvalitén och den kvarvarande livslängden hos en polypropen-plast, säger Karin Jacobson.

Karin Jacobson, Swerea KIMAB

Det är svårt att bedöma livslängden på de komponenter

av polypropenplast som används i rökgasreningsmiljöer. Befintliga

metoder för beräkning av livslängden är i allmänhet för grova. Därför

efterfrågas nya sätt som med större säkerhet kan bedöma kvalitén och

statusen på dessa komponenter.

Hur länge håller polypropenplasten?

Fyllkropp av formsprutad plast som används för rening och kondensering av rökgaser.

“Ingen kan idag förutsäga polypropenplastens

livslängd i den här typen av aggressiva miljöer.”

Foto: Filbornaverket

8


101 53 StockholmTelefon: 08-677 25 80Telefax: 08-677 25 06

[email protected]

Värmeforsk har allt sedan starten 1968 bedrivit forskning och utveckling inom området bränslebaserad kraft- och värmeproduktion. I Värmeforsk samlas energi-producenter såväl som skogsindustri, tillverkande industri och myndigheter.

Så HAR VI NyTTA AV VÄRMEFORSK

”Skogsindustriella programmet är viktigt”

PETER SANDSTRöM, SCA:– Skogsindustriella programmet är viktigt för oss. Det ger oss en fördjupad kunskap på en rad områden och utökar vårt kon-taktnät. Det har positivt bidragit till att vi kunnat reducera energiförbrukningen i våra bruk. Vi hoppas därför naturligtvis på en fortsättning av programmet.

ANDERS SNELL, BILLERUD:– Jag tycker att deltagarna i Värmeforsks Skogsindustriella program har utvecklat ett bra arbetssätt för att ta fram teknik som leder till ökad energiproduktion eller minskad energiförbrukning. Genom deltagarnas kunskaper, erfarenheter och intresse fokuseras arbetet på rätt saker. Gruppen har också inom sig genom samverkan skapat ett effektivt nätverk för energi- och miljörelaterade frågor.

KENT SONDELL, M-REAL:– För mig känns det angeläget att vi inom branschen kan förena våra resurser för forskning och utveckling på energiområ-det. Skogsindustriella programmet är ett effektivt nätverk för oss inom skogsin-dustrin. Och de övergripande målen för åren 2012-2014 är verkligen fokusområden för skogsindustrin.

Sedan år 2004 har Skogsindustriella programmet levererat forskningsresultat till sina intressenter inom skogsindustrin. Hör här vad några av dem tycker

om programmet, som nu står inför en ny period.

TORSTEN SVENLAND, STORA ENSO:Kravet på de forskningsprojekt som bedrivs inom detta program är att resultatet skall kunna ha en kommersiell tillämpning senast 5 år efter det att resul-taten har publicerats. Detta krav leder till konkreta projekt, vilket jag bedömer som nyttigt. Många av projekten är relevanta och till nytta för ens egen nisch inom skogsin-dustribranschen. Vidare så uppkommer givande diskussioner över projekten. Ofta med ett brett deltagande med medlem-mar från många olika håll, som bruk från olika koncerner, konsultföretag, myn-digheter och leverantörer. Då flera företag går samman kan man bedriva intressanta forskningsprojekt som annars inte hade varit möjliga att genomföra. Dessutom med förhållandevis små enskilda ekonomiska insatser. Jag hoppas verkligen på en ny programperiod. I synnerhet med tanke på det ökade fokus på energirelaterade frågor och den starka utveckling som sker inom detta område.

nyhetsbrev juni 2012

Documents