HEMNES FLISFYRINGSANLEGG UNDERLAG FOR DIMENSJONERING

Transkript

1 Oppdragsgiver Aurskog Høland kommune v/ Dag Hovdhaugen Rapporttype Notat HEMNES FLISFYRINGSANLEGG UNDERLAG FOR DIMENSJONERING

2

3 UNDERLAG FOR DIMENSJONERING 3 (10) UNDERLAG FOR DIMENSJONERING Oppdragsnr.: Oppdragsnavn: Hemnes flisfyringsanlegg Dokument nr.: [Tekst] Filnavn: Notat Hemnes flisfyring - Underlag dimensjonering biokjel Revisjon Dato Utarbeidet av Andreas Mørkved Andreas Mørkved Kontrollert av Iren R. Aanonsen - Godkjent av Iren R. Aanonsen - Beskrivelse Hemnes Flisfyringsanlegg Hemnes Flisfyringsanlegg Revisjonsoversikt Revisjon Dato Revisjonen gjelder Rettelse av varmebehov kirke Rambøll Hoffsveien 4 Pb 427 Skøyen NO-0213 OSLO T F

4 4 (10) UNDERLAG FOR DIMENSJONERING INNHOLD 1. INNLEDNING DATAUNDERLAG FRA EOS SYSTEM Varighetsdiagram for elkjel Dimensjonerende forhold utetemperatur / Varmeeffektbehov TEMPERATURKORRIGERT VARMEBEHOV DIMENSJONERING AV BIOKJEL - KAPASITET Rambøll

5 UNDERLAG FOR DIMENSJONERING 5 (10) 1. INNLEDNING Notatet inneholder vurderinger av størrelser på varmebehov (effekt og energi), som vil være med å påvirke utformingen av et flisfyringsanlegg ved Hemnes sykehjem og bokollektiv. Det meste av dataunderlaget er hentet fra energioppfølgingssystemet(eos) til Hemnes sykehjem og bokollektiv. Data for Hemnes kirke er hentet fra Høland og Setskog Everk. Klimadata er hentet fra eklima ( Etter bearbeiding er underlaget benyttet videre i vurderinger rundt dimensjonering av biokjel samt estimering av varmebehov (korrigert etter temperaturnormal ). I utgangspunktet er det Hemnes sykehjem, med tilhørende bokollektiv, som vurderes som mest aktuelt for forsyning av varme fra en biokjel/flisfyringskjel. Bakgrunnen ligger i nærhet til aktuell lokasjon for biosentral samt at systemene for disse byggene har vannbåren varme. Det er mulig at Hemnes kirke også kan forsynes av biosentralen, derfor er byggets behov tatt med i energi og effektunderlaget. Utfordringen med å forsyne kirken med vannbåren varme, er at den ligger relativt langt unna lokasjonen for varmesentral, og at kirken pr i dag ikke har vannbåren infrastruktur. Notatet har til hensikt å være et underlag for den videre prosessen mot utformingen av et flisfyrt nærvarmeanlegg ved Hemnes sykehjem og bokollektiv. Dimensjonerende kapasitet, med og uten tilknytning av Hemnes kirke, er utarbeidet i notatet. Ramboll

6 6 (10) UNDERLAG FOR DIMENSJONERING 2. DATAUNDERLAG FRA EOS SYSTEM Dataunderlag for Hemnes sykehjem og bokollektiv er hentet fra «EOS» systemet. Systemet logger flere parametere, men siden elkjel i dag forsyner tilnærmet 100 % av byggene med varme, er registrert effektuttak fra elkjelen den mest interessante parameteren. Det er også installert en oljefyr i eksisterende varmesentral, hvor også forbruk registreres, men forbruket har vært fraværende de siste årene. Det er i varmesentralen flere akkumuleringstanker som har el-kolbe som varmer/forvarmer tappevann. Dette elforbruket logges ikke isolert, og er derfor vanskelig å estimere. Siden det antas at berederne vil bli værende ved en eventuell tilkobling av biovarme, vil dette effekt og energiforbruket ikke hensyntas i dimensjoneringen av biokjelen. 2.1 Varighetsdiagram for elkjel Varighetsdiagram er hentet ut fra «EOS» systemet. Diagrammet gir et bilde på forholdet mellom effekt- og energibehov for Hemnes sykehjem og bokollektiv. Figur 1 - Varighetsdiagram for elkjel. Periode (4 års periode) Figur 1 viser det timesloggede forbruket til elkjel for forsyning av varme til de to byggene. Med utgangspunkt i kurven, vil om lag 40 % av effekten (maksimal registrert effekt på ca. 270 kw) dekke om lag % av det registrerte forbruket til elkjelen i den gitte perioden. Rambøll

7 UNDERLAG FOR DIMENSJONERING 7 (10) 2.2 Dimensjonerende forhold utetemperatur / Varmeeffektbehov Dimensjonerende utetemperatur (DUT) benyttes gjerne som utgangspunkt for beregning av varmeeffektbehov (kw) for et varmeanlegg. DUT temperaturen er som regel den laveste 3 dagers gjennomsnittstemperatur som er registrert over en gitt periode. Perioden er perioden som her er tatt utgangspunkt i, og som generelt benyttes. Da det ikke er funnet en spesifikk dimensjonerende utetemperatur for Hemnes, er generell DUT for Aurskog Høland kommune benyttet. DUT (Aurskog Høland): - 27,9 [ C] (ref: Klimadata M21) Fra Figur 1, kan det sees at den høyeste registrerte effektforbruket er på ca. 270 kw (dette var med en gjennomsnittlig døgntemperatur på -24,5[ C].) Figur 2, viser et ET-diagram hvor ukentlig energiforbruk mot utetemperatur er plottet. Her er det plottet data fra 2008 til 2012, og gir en illustrasjon på hvordan energiforbruket påvirkes av utetemperatur. Figur 2 Energi & utetemperatur diagram (ET diagram) til elkjel forbruk (4 år) Det vil med hensyn til dimensjonerende varmeeffekt, altså mht. DUT, oppstå kortvarig høyere maksimale effektbehov enn 270 kw (ref. Figur 1). Ved å se på enkelte kalde dager (fra EOS systemet), er det tilnærmet en lineær sammenheng mellom effekt og utetemperatur. Dataunderlaget som er benyttet for denne estimeringen er timesbasert effektverdier mot døgnmiddeltemperatur. ET diagrammet i Figur 2 har for grov oppløsning til å indikere maksimaleffekter, derfor er timesverdier benyttet. Basert på denne sammenhengen er det estimert at maksimal oppvarmingseffekt (mht. elkjel) er på om lag 288 kw. Ramboll

8 8 (10) UNDERLAG FOR DIMENSJONERING Når det gjelder effektbehov for Hemnes kirke, er dette estimert ut fra størrelse på strømtilførsel til kirken (63A, 230V). Dette gir en maksimal effekt på om lag 25 kw *. Denne maksimaleffekten vil være til både å dekke oppvarming (inkl. tappevann) samt belysning. Det antas at om lag 80 % av effekten går til oppvarming, med andre ord 20 kw. Estimert varmeeffekt (DUT=-27,9 [ C]), Hemnes sykehjem og bokollektiv : 288 kw Estimert varmeeffekt (DUT=-27,9 [ C]), Hemnes kirke : 20 kw Spesielt for varmeeffekt registrert fra elkjel er det viktig å merke seg at dette er elektrisk effekt elkjelen har forbrukt. For å estimere hvilken varmeeffekt som må produseres fra en evt. biokjel, må virkningsgrad på eksisterende elkjel hensyntas. *) Forholdet mellom elektrisk forbruk [kwh] mot innhentet data om størrelse på strømtilførsel [kw], for Hemnes kirke, virker ikke samsvarende. I følge tallene skal kirken ha et forbruk som tilsvarer at halve året (vinterhalvåret), trekker kirken 100 % av strømkapasiteten 24 timer i døgnet, alle dager. Det antas at det elektriske effektbehovet er høyere en antatt. Dersom kirken blir aktuell for tilknytning mot et nytt flisfyringsanlegg, bør dette forholdet avklares. Rambøll

9 UNDERLAG FOR DIMENSJONERING 9 (10) 3. TEMPERATURKORRIGERT VARMEBEHOV Basert på data fra EOS systemet er det gjort en graddagskorrigering av elkjelforbruket (varmebehov) registrert for årene Klimastatistikk er hentet fra Aurskog II stasjon (for de respektive årene), mens normalperioden ( ) er basert på data fra stasjon Kollerud (Aurskog Høland). Med en graddagskorrigering av varmebehovene, blir årlig observert varmebehov justert mot en normalperiode på 30 år. Resultatet er varmebehov som gjenspeiler hvordan varmebehovet «normalt» antas å være, basert på klimatiske data. Graddager 17, 30 år (Kollerud, «normal»): [Graddager] Graddager 17, 2009 (Aurskog II): [Graddager] Graddager 17, 2010 (Aurskog II): [Graddager] Graddager 17, 2011 (Aurskog II): [Graddager] Hemnes sykehjem og bokollektiv (registrert), B1 (graddagskorrigert), B [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] (gjennomsnitt av B2), B [kwh] Hemnes kirke (registrert), B1 (graddagskorrigert), B [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] [kwh] (gjennomsnitt av B2), B [kwh] Antagelser som er gjort på bakgrunn av innhentede energibehov: Hemnes sykehjem og bokollektiv All energi registrert fra elkjel antas å gå til oppvarmingsformål, altså varmebehov. Det er antatt at 60 % av varmebehovet vil påvirkes av utetemperatur. Varmtvannsoppvarming antas å være en betydelig del av oppvarmingsbehov, og dermed upåvirket av utetemperatur. Hemnes kirke Det antas at om lag 70 % av registrert elektrisitetsbehov er for oppvarming. Av dette varmebehovet antas det at om lag 85 % påvirkes av utetemperatur. Ramboll

10 10 (10) UNDERLAG FOR DIMENSJONERING 4. DIMENSJONERING AV BIOKJEL - KAPASITET Størrelsen av biokjel (her: fliskjel) skal kunne dekke en stor andel av varmebehovet, samtidig som den typisk ikke bør være større en % av maksimal varmeeffekt. For å få lønnsom drift er det viktig å sikre at biokjelen kan arbeide med lang driftstid over året (høy ekvivalent driftstid). Samtidig er det viktig at kjelen ikke skal måtte arbeide lenge med lav dellast, da dette gir lav virkningsgrad og økt behov for vedlikehold. Estimering av kapasitet på biokjel er gjort på bakgrunn av varighetsdiagram (Figur 1) samt følgende antagelser: Virkningsgrad eksisterende elkjel, η el : 95 [%] Varmetap rør : 4 [%] En dekning på mellom % av varmebehovet vil bety at biokjelen bør ha en installert varmeeffekt på om lag kw (levert varmeeffekt fra kjel). Normalt vil en biokjel av denne størrelsen kunne operere ned til om lag % av normert varmeeffekt. Om en antar dellast operasjon ned mot 30 %, medfører dette at kjelen kan gå ned til om lag 35 kw. For å begrense drift med lav dellast, er bruk av akkumulatortanker gunstig. En vil da ha mulighet til å kjøre biokjelen for fullt, inntil akkumulatorvolum har nådd egnet temperatur, for så å slå av kjel. Det finnes ulike kjeltyper som kan være spesielt godt egnet for enten start/stopp eller lav-last operasjon. En biokjel inkludert leveranse til kirke, vil kunne ligge på om lag 120 kw i installert varmeeffekt. Ekvivalent driftstid er en parameter som sier noe om egnethet for typisk en gitt installert effekt av en biokjel, på bakgrunn av estimert varmebehov antatt dekket av biokjelen. Normalt bør biokjel-installasjoner ha en ekvivalent driftstid på over timer for at anlegget skal ha forutsetninger for god drift. I dette tilfellet vil ekvivalent driftstid ligge tett oppunder timer, noe som er høyt. Til tross for at dette er en parameter og ikke en reell verdi, gir det en indikasjon på et anlegg med meget gode driftsforutsetninger. Rambøll