ANBEFALING AV TERMISK ENERGIFORSYNING (REVISJON 1)

Transkript

1 Oppdragsgiver: Oppdrag: Hovli omsorgssenter Dato: Skrevet av: Andreas Mørkved Kvalitetskontroll: Tom Svanberg ANBEFALING AV TERMISK ENERGIFORSYNING (REVISJON 1) INNHOLD Innledning Underlag Energi og effektbehov... 3 Akutelle energikilder Flis Grunnvarme... 5 Evalueringskriterier Økonomisk (drift og vedlikehold) Økonomisk (investering) Risiko og sårbarhet av energiforsyning Påvirkning for beboere/lokalbefolkning (støy, visuelt) Verdiskapning for lokalsamfunnet Plassbehov for installasjon Tilgjengelighet av energikilde Temperaturnivå på varmeforsyning...10 Oppsummering og anbefaling Oppsummering Anbefaling...12

2 Side 2 av 12 INNLEDNING 1.1 Underlag Formålet med notatet er å gi en anbefaling av termisk energiforsyning til nytt Hovli omsorgssenter (HOS) for. I tillegg til HOS skal også energiforsyningen supplere eksisterende eldresenter med termisk energi. Eksternt produserte dokumenter, som beskriver ulike energiforsyninger, er benyttet som utgangspunkt for evalueringen. Notat 1 gir en tekno-økonomisk vurdering av grunnvarmebasert energiforsyning til HOS, og er skrevet av rådgivende ingeniør. En mulighetsstudie 2 er gjort for et nærvarmesystem i Hov, basert på et flisfyringsanlegg og ekstern kjøleleveranse. Denne studien er skrevet av en potensiell leverandør av termisk energi til HOS. Det er utfordrende å sammenligne de to dokumentene hva gjelder lønnsomhet, da ett notat er en objektiv betraktning fra 3.part mens den andre er en kommersiell leverandør av termisk energi. Underlagene gir også ulik grad av økonomiske detaljer. To andre dokumenter er også benyttet som underlag, da rettet mot økonomiske aspekter rundt energiforsyningsløsninger. Det ene er varmeplan 3 for, og det andre er et informasjonsdokument 4 fra NVE om kostnadsnivået for energiforsyning. Disse to dokumentene underbygger en mer generell oppfatning av økonomien i denne type termisk energiforsyning. 1 «Hovli omsorgssenter vurdering av varmepumpeanlegg», notat av Norconsult, mai «Mulighetsstudie av fjernvarme basert på bioenergi i Hov Sentrum», notat av lokal aktør, mai «Varmeplan for Hov», Ole Helmer Bjørlien og Einar Struksnæs, «Kostnader i energisektoren», NVE, 2015

3 Side 3 av Energi og effektbehov Fra notat 1 er et anslag på energi- og effektbudsjett angitt. Dette budsjettet ligger til grunn for begge forsyningsalternativene. Figur 1. Energi- og effektbudsjett anslått fra 1. Det antas at energibehov er angitt som netto behov og effektbehov som brutto behov. Det totale oppvarmingsbehovet fra Figur 1 er om lag 8 ganger så høyt som kjølebehovet (energibasis). Effektbehovet er om lag 1,5 ganger så høyt for oppvarming som for kjøling. Kjøleeffekt vil teoretisk være spesielt kostnadsdrivende element. Prosjekteringen av HOS har gjennom sommer/høst 2017 gjennomgått byggetekniske endringer som vil påvirke anslåtte termiske energibehov. Mulige endringer i energi- og effekt som følge av disse byggetekniske endringer er pr nå ikke tilgjengelige. En faktor som spesielt må hensyntas ved utformingen av den termiske energiforsyningen, er at temperaturnivået på varmeforsyning både dekker nytt og eksisterende bygg. I dag blir eldresenteret oppvarmet via en oljekjel og elkjel, med tilhørende dimensjonerende høytemperatur varmedistribusjon på 80/60 C. Ifølge driftspersonell ved eldresenteret er det sjeldent behov for høyere turtemperatur enn C. Under dimensjonerende temperaturer, ca. -20 C antas det likevel at høyere temperaturer er påkrevd.

4 Side 4 av 12 AKUTELLE ENERGIKILDER 2.1 Flis Mulighetsstudien 2 skisserer en varmeløsning som baserer seg på flis som brensel. Størrelser av komponenter og omtrentlige plasseringer i nærområdet for HOS er illustrert, eller beskrevet. Det oppfattes at dimensjonene av komponenter i energisentral er tiltenk varmeleveranse til flere mottakere, ikke bare HOS. Skisserte størrelser for varmeforsyningsløsning: Flislager ved By gård (~ lm 3 ) Energisentral plassert ved Nordre Hov med hhv: o 500 kw fliskjel (grunnlast) o 990 kw oljekjel (spisslast) o 100 m 3 flissilo o Oljelager/tank på L o 5000 L akkumulatortank Rørtrase mellom energisentral og HOS: ca. 300 m Prefabrikert kundesentral mot HOS Forsyningsløsningen som beskrives oppfattes som salg av varme og kjøling til Søndre Land kommune. Et kommersielt selskap står for bygging, drift og vedlikehold av et komplett nærvarmesystem basert på flisfyrt varme, samt kjøleproduksjon lokalt ved HOS. Her vil kommunene være tilnærmet fristilt for å måtte gjøre store investeringer. I beskrivelsen av nærvarmesystemet legges det opp til tilkobling av flere potensielle kunder for salg av varme. Dette vil naturlig øke varmebehovet og samtidig marginer for lønnsomhet. Kjølingen legges opp til å dekkes av kjølemaskin som installeres i et teknisk rom i tilknytning til HOS. Det sees ikke som hensiktsmessig å installere kjølemaskinen sammen med flisfyringsanlegget, dette da kjølebehovet utelukkende vil være for HOS. Generelt om flis I en flisfyrt varmeløsning vil mye av risiko for kontinuerlig drift ligge i beskaffenheten av brenselet. Riktig størrelse, fuktighet og andel finstoff har mye å si hvor godt slike anlegg vil fungere. Utforming av logistikk av brensel behandling, og ansvarsforhold i de ulike ledd fra produksjon av flis til leveranse av varme til kundesentral vil stå sentralt for en vellykket varmeforsyning.

5 Side 5 av Grunnvarme I notatet 1 legges det opp til en grunnvarmeløsning basert på energibrønner på meter som energikilde. Varmepumpeteknologi står for forsyning av varme (varmepumpe) og kjøling (kjølemaskin). Brønnene vil også kunne bidra til å kunne dekke deler av kjølebehovet (frikjøling). Kort oppsummert skisseres oppbygging av energiforsyning som: Varmepumpe 250 kw Spisslast (udefinert) 550 kw (brutto effekt hensyntatt internlaster og samtidigheter) Energibrønner: 30 brønner med 200 m effektive brønnmeter eller 24 brønner med 250 meter effektive brønnmeter. Generelt Varmepumpens varmeeffektdekning vil være begrenset av hvilken temperatur varmepumpen maksimalt kan tilfredsstille. Dette vil for nye bygg være spesielt relevant ved høy effektbelastning (kalde periode) hvor ofte en varmepumpe tradisjonelt må assisteres med en spisslastkilde. Temperaturnivået på varmedistribusjonen og varmepumpens makstemperatur og kapasitet vil være bestemmende. Med lavtemperatur varmedistribusjon (turtemperatur fra 60 ned mot 50 C) vil forholdene ligge bedre til for økt dekningsgrad av varmepumpe, installert kapasitet vil i større grad avgjøre effektdekningsgraden. Potensialet for utnyttelse av grunnvarme varierer. En termisk responstest vil gi informasjon om de geotermiske egenskapene i et aktuelt område, og er anbefalt for anlegg på størrelse på over 5-6 brønner av 200 meter. Responstesten vil gi underlag for å bedre kunne dimensjonere en brønnpark. Forholden mellom behov for varme og kjøling dekket av varmepumpe vil påvirke utformingen av et grunnvarmeanlegg. Det er utført en simulering i EED (Earth Energy Designer) for den indikerte brønnparken, sett opp mot angitt energi og effektbudsjett. Til tross for at de geotermiske egenskapene i grunnen enda ikke er avklart, synes brønnparken underdimensjonert. Det antas at det kreves flere brønner enn stipulert fra 1, trolig i størrelsesorden 20-25% økning. En endelig dimensjonering av brønnparken avhenger av i) gjennomført termisk responstest og ii) ferdigstilt energiberegning for HOS.

6 Side 6 av 12 EVALUERINGSKRITERIER For å kunne gjøre en anbefaling av termisk energiforsyning mellom grunnvarme og flisfyring, er ulike forhold vurdert. En rangering av de ulike forholdene er gitt i avsnitt 4. Mer presist er de to beskrivelsene av termisk energiforsyning omtalt som: A. Flisfyringsanlegg og kjølemaskin B. Varmepumpeteknologi og energibrønner Dette er for å inkludere både varme- og kjølebehovet. Videre i avsnittet blir disse termiske energiforsyningsalternativene omtalt som og. Evalueringen er i stor grad utført som en kvalitativ vurdering, da ikke tilstrekkelige detaljer eller sammenligningsgrunnlag foreligger. 3.1 Økonomisk (drift og vedlikehold) Vurdering relatert til kostnader for drift og vedlikehold av energisystemene. Flis er et brensel som må produsere, lagres og transporteres noe som medfører at løpende kostnadene også vil være relativt betydelig. Dette gjelder også behov driftsarbeid relatert til filterrens og uttak av aske i fyrhuset. Senhøsten/vinter kan i tilfeller også by på ekstra driftsarbeid relatert til innmating av flis. Fliskvalitet vil i særlig grad påvirke drift og vedlikeholdskostnadene. Det vil kreves jevnlig drift og vedlikeholdsarbeid av et slikt system. Dette systemet er skissert slik at varme og kjøleforsyning ikke forsynes fra samme energisentral. Dette vil øker behovet for oppfølging. Med en estimert avstand mellom energisentral og HOS på om lag 300 meter vil varmetapet bli høyere i forhold til den alternative løsningen. Fra NVE rapporten 4 indikerer tall fra anlegg med installert effekt på kw (biokjel/varmepumpe), at brensel kostnaden (flis/elektrisitet) inkludert de variable driftskostnadene (øre/kwh varme) ligger på tilnærmet samme nivå, mellom [øre/kwh varme] (ref. tabell og 7.6). En fast driftskostnad (bl.a. service av utstyr) er koblet opp mot installert varmeeffekt, og denne er betydelig forskjellig mellom og. Den faste driftskostnaden for er angitt som 890 [kr/kw varme] og for ligger på 40 [kr/kw varme].

7 Side 7 av 12 For varmebehovet for nytt omsorgsbygg og eldresenter ( kwh/år og med 250 kw installert grunnlast), vil driftskostnader relatert til bli ca [kr/år] mens det for vil ligge på ca [kr/år]. Dette gir en indikasjon på forskjellen i driftskostnader men likevel betydelig grad av usikkerhet ligger i sammenligning av større anlegg enn tiltenkt for HOS. 3.2 Økonomisk (investering) Vurderingen tar for seg behovet for investeringer som må gjøres for å muliggjøre installasjon av energiforsyningsløsningene. Som det oppfattes fra underlaget 2 vil en lokal aktør stå som en totalleverandør for ferdig varme og kjøling. I så tilfelle vil det være en stor fordel for Søndre Land kommune, da det ikke vil være behov for investeringer i tilknytning til etablering av energisystemet. Det vil være betydelige investeringskostnader for etablering av dette energisystemet. Et spesielt fordyrende element vil være dersom grunnforhold og utstrekning av tomt fordrer dypere energibrønner. Varmeplanen 3 for har tidligere gjort betraktninger av lønnsomhet for og, da med totalkostnader i form av en «varmepris» [øre/kwh varme]. System A vurderes som et større nærvarmesystem, mens vurderes økonomisk primært mot Hovli sykehjem og eldresenter. For indikeres en varmepris på mellom [øre/kwh varme], mens antydes en varmepris på maksimum 80 [øre/kwh varme] for å kunne forsvare en investering på 6,5 millioner. Disse varmeprisene forutsetter tilskudd. Notatet 1 omhandlende gjør en følsomhet på varmepris mot varierende brenselpris. For å kunne forsvare en investeringskostnad på vel 5,7 millioner må varmeprisen (inkludert kjøling) ligge mellom [øre/kwh varme]. Det antas til tross for beregnet varmepris at selv må stå for store deler av investeringene som følger. Mulighetsstudien 2 gir ingen eksplisitt «varmepris» for, men henviser til hva Søndre Land anser som en konkurransedyktig pris. For oppfattes det at det ikke vil være påkrevd investeringer for kommunen ved valg av. Kalkulasjonsrenten som er benyttet i de økonomiske beregningene i hhv, mulighetsstudie, notat og varmeplan opererer alle med ulike satser, varierende fra 4 7%. Dette er en av faktorene som gjør sammenligning av lønnsomhet utfordrende.

8 Side 8 av Risiko og sårbarhet av energiforsyning Vurderingen tar for seg å belyse sannsynlighet for at problemer/utfordringer oppstår under etablering av energisystemet og sårbarhet av anlegg under drift. Systemet er avhengig av produksjon, lagring og leveranse av brensel for at systemet skal operere. Realisering av energisystemet vil sannsynligvis avhenge av at et minimum av kunder forplikter seg til tilkobling av energisystemet. Det sees som sannsynlig at kostnad for levert varme vil kunne avhenge av det totale varmevolum skal forsyne. Tilgjengelighet av tomt for etablering av energibrønner kan være begrensende for om en må bore dypere energibrønner. Investeringskostnadene vil øke betydelig ved etablering av dype brønner. Energisystemet vil i praksis kun være avhengig av elektrisk kraft for å operere. 3.4 Påvirkning for beboere/lokalbefolkning (støy, visuelt) Vurdering av i hvilken grad energiforsyningen påvirker beboere ved HOS og omegn i det daglige. Økt behov for transport av brensel i lokalmiljøet med lastebil. Dette medfører belastning av veinett samt lokal støy. Lokale utslipp av røykgass Pipe med røyk og tungtrafikk vil være negative visuelle elementer for systemet. Endelig plassering av energisentral vil påvirke det visuelle aspektet. Ingen synlige eller lokalklimatiske aspekter. Avhengig av avsatt rom til teknisk installasjoner i hovedbygget, så vil potensielt en egen energisentral måtte etableres, og i så måtte påvirke det visuelle aspektet til en viss grad. 3.5 Verdiskapning for lokalsamfunnet Vurderingen tar for seg hvilken verdi en slik energisystem vil ha for lokalsamfunnet i Hov, primært relatert til sysselsetting. Erfaring av drift og vedlikehold av anlegg vil gjelde for begge alternativene. Produksjon og transport av flis samt drift av flisfyringsanlegg vil kreve arbeid. Erfaring med drift av slike energisystem vil kunne gi merverdi til lokalsamfunnet samt også sysselsetting. Det er ifølge 2 snakk om lag 1 årsverk. En utbygging av nærvarmenett vil kunne være aktuelt, og i så måte kunne øke verdiskapningen. Et slik energisystem vil kreve oppfølging og vedlikehold. Likevel vil det være i mindre omfang gi stor grad av sysselsetting for lokalsamfunnet.

9 Side 9 av Plassbehov for installasjon Vurdering av fotavtrykket energiforsyningen krever. Tomteareal som kreves for å etablere løsningen. Okkupert areal vil representere en verdi. Fotavtrykket til systemet vil bestå av både flislager/flisproduksjon og energisentral med silo. Begge vil kreve tilrettelagt vei for inn og utkjøring ifrb. med brensel transport. Endelig plassering av flislager(e) og energisentral vil påvirke verdien av tomten fotavtrykket okkuperer. Grunnvarme vil ligge under bakken, og i så måte vil dette ikke påvirke fotavtrykket. Forhold rundt eksisterende og evt. kommende infrastruktur under bakken må likevel ligge til rette før et slikt system kan etableres. Etablering av brønnpark vil kreve god planlegging og koordinering, spesielt om energibrønner etableres under bygg og i tilknytning til kulverter. 3.7 Tilgjengelighet av energikilde Vurderingen tar for seg hvor lett tilgjengelig energikilden for den gitte energiforsyningen er. En mindre tilgjengelig ressurs vil kreve uttak og foredling som krever arbeid og utstyr, og har en kostnad. Flis som brensel krever foredling (hogst/kutting, tørking og transportering). Tilgjengelighet av flis er derfor karakterisert som mindre tilgjengelig. Grunnvarme ligger tilgjengelig i grunnen og er således lett tilgjengelig. De geotermiske egenskapene til fjell, bevegelse i grunnen vil påvirke energitettheten for uttak.

10 Side 10 av Temperaturnivå på varmeforsyning Vurdering av aspekter rundt temperaturnivå på varmeforsyning, spesielt med tanke på at en betydelig del av oppvarmingsbehovet for et nytt omsorgssenter vil bestå av et tappevann (om lag 50-60%). Felles leveranse til romoppvarming, med høytemperatur distribusjon av eksisterende eldresenter, vil også stille krav til forsyningstemperatur. Ved flisfyring vil en ha mulighet å supplere turtemperaturer på C. Med tanke på tappevannsberedning er dette en fordel, da bl.a. legionellasikring krever 70 C. Den høye turtemperaturen gir også gode muligheter for lagring av varmeeffekt, både for på tappevann og høytemperatur romoppvarming. Tradisjonelle varmepumper vil utgangspunktet ikke kunne tilstrekkelig temperaturlevere til tappevannsbehov kun forvarming. Leveranse av høytemperatur romoppvarming (80/60 C), som krever spesialbygde varmepumper, ansees som uaktuelt. Med en todelt løsning av varmepumpekapasitet, mellom romoppvarming og tappevann, vil begge behov kunne dekkes tilnærmet 100% med varmepumpe. Dette vil kreve at varmesystemet i eksisterende bygg blir ombygd til et mengderegulert system. o o Tappevann: Her vil en mindre høytemperatur varmepumpe produsere tappevann (f.eks. CO2 kuldemedium). Romoppvarming: Dagens oppfatning av varmesystemet i eldresenteret er at radiatorsystemet er overdimensjonert. Det gjør at en tradisjonell varmepumpe med ytelse opp mot 60 C, vil kunne dekke 95% av varmebehovet. Temperaturbehov for de kaldeste dager må tas med spisslast, korttids varmelager. For eldresenteret som hovedsak er bygd på 50 tallet, vil et tiltak til å redusere varmeeffektbehovet være å etterisolere bygget slik at varmetapet til omgivelsene reduseres.

11 Side 11 av 12 OPPSUMMERING OG ANBEFALING 4.1 Oppsummering EVALUERINGSMATRISE - TERMISK ENERGIFORSYNING, HOVLI OMSORGSSENTER FORHOLD TIL VURDERING A B Økonomi (drift og vedlikehold) 1 3 Økonomi (investering) 2 0 Risiko og sårbarhet av energiforsyning 0 2 Påvirkning for beboere/lokalbefolkning (støy, visuelt) 1 3 Verdiskapning for lokalsamfunn 2 0 Plassbehov for innstallasjon (fotavtrykk) 1 3 Tilgjengelighet av energikilde 1 2 Temperaturnivå på varmeforsyning 3 1 Oppsummert vurdering (jevnt vektet) 1,4 1,8 A B A - Flisfyringsanlegg og kjølemaskin B - Varmepumpeteknologi og energibrønner Meget godt egnet 3 Godt egnet 2 Delvis egnet 1 Mindre egnet 0 Figur 2. Evalueringsmatrise av ulike forhold relatert til alternative energiforsyninger for Hovli omsorgssenter. Hvert forhold er rangert med ett tall mellom 0-3 for hvert alternativ. 3 indikerer «meget godt egnet», og 0 indikerer «mindre egnet». For å underbygge en anbefaling av energiforsyning til eksisterende eldresenter og HOS, er en evalueringsmatrise (Figur 2) utarbeidet. Hvert av forholdene som evalueres er beskrevet i avsnitt 3. Som nevnt er underlaget, beskrevet i avsnitt 1.1, skrevet av ulike aktører med ulike interesser, noe som gjør dokumentene på enkelte punkter vanskelige å jamføre. Spesielt gjelder det lønnsomhetsvurdering. Oppdaterte dimensjonerende størrelser relatert til energiforsyningen til HOS er ikke tatt stilling til. Dette vil snart foreligge. Det antas likevel at benyttede energi og effektbudsjett (Figur 1) vil være tilstrekkelig til å gi en anbefaling av forsyningssystem.

12 Side 12 av 12 En felles varmeforsyning til både eksisterende eldresenter (høytemperatur distribusjon) og kommende HOS (lavtemperatur distribusjon) vil legge føringer på spesielt for varmesystemet. De faktiske forholdene rundt den eksisterende varmedistribusjonen, vil være viktig for hvor godt egnet distribusjonen er for å kunne forsyne varme ved lavere turtemperaturer enn dimensjonert. I notatet er det gjort antagelser bl.a. basert på driftserfaringer fra anlegget, som indikerer at det sjeldent er behov for høyere turtemperatur for romoppvarmingen enn C. Med dette sees en varmepumpeløsning som absolutt aktuell. Det vil likevel kreve at anlegget ombygges til mengderegulering og innkjøres godt, slik at det oppnås en lav returtemperatur fra anlegget, og dermed optimal varmeavgivelse. For å kunne forsyne tilstrekkelig varme ved dimensjonerende utetemperatur kreves tiltak (spisslast/økt isolering/korttidslager). Dette er fordi en tradisjonell varmepumpe ikke greier mer enn maksimalt 60 C. Klimapåvirkningen av de ulike løsningene er bevisst ikke innlemmet som et forhold i evalueringsmatrisen. Bakgrunnen for dette ligger i at forholdet er ulikt vurdert avhengig av fagmiljø/aktør/organisasjon. Primært dreier det seg om hvor klimanøytralt det er å forbrenne biogent materiale. Dersom mener dette forholdet vil veie tungt i en beslutningsprosess, sett opp mot de andre forholdene vurdert i beslutningsmatrisen, kan forholdes diskuteres. 4.2 Anbefaling Basert på en totalvurdering mener vi at en termisk energiløsning basert på varmepumpeteknologi og energibrønner vil være best egnet for Hovli omsorgssenter. Anbefalingen forutsetter spesielt at etablering av en brønnpark med effektive brønndybder på meter er gjennomførbart innenfor tomtegrensen til HOS. Dette vil først kunne avgjøres etter at energiberegninger fullført for HOS samt at termisk responstest er gjennomført. Forhold som er sentrale for anbefalingen er: lave drifts- og vedlikeholdskostnader lav risiko for elementer som kan forsinke/forhindre etablering av energisystemet få faktorer eller forsyningsledd som påvirker tilgang til energikilde én energisentral for både varme og kjøling Evalueringsmatrisen har vektlagt alle forholdene likt. Dersom vekter forholdene ulikt vil potensielt utfallet kunne bli et annet enn vist i Figur 2.