Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes Utgave: 1 Dato: 2013-11-16
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 1 DOKUMENTINFORMASJON Oppdragsgiver: Rapporttittel: Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes Utgave/dato: 1 / 2013-11-16 Arkivreferanse: - Lagringsnavn rapport - varmepumpebasert fjernvarme.docx Oppdrag: 533382 - Varmepumpebasert fjernvarme i Åndalsnes sentrum og Nesflata Oppdragsbeskrivelse: Utrede grunnlaget for sjøvarmebasert varmepumpesystem med en slik detaljeringsgrad at både teknisk løsninger og økonomiske forhold er godt vurdert. Målet er at denne utredning skal vise teknisk løsninger for hele anlegget med stipulert energipris til sluttbruker. Oppdragsleder: Vidar Hardarson Fag: VVS Tema Energiutredning - Varmepumpe - Fjernvarme Leveranse: Analyse Skrevet av: Kvalitetskontroll: Vidar Hardarson Ola Jonassen www.asplanviak.no
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 2 FORORD Asplan Viak har vært engasjert av Rauma kommune for å gjennomføre en utredning av varmepumpebasert fjernvarmesystem som bruker sjøen som varmekilde. Vidar Hardarson og Ola Jonassen har utført arbeidet og skrevet rapporten. Vidar Hardarson har vært oppdragsleder for Asplan Viak. Sted, dato Trondheim, 08.01.2014 Vidar Hardarson Oppdragsleder Ola Jonassen Kvalitetssikrer
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 3 INNHOLDSFORTEGNELSE 1 Sammendrag...5 2 Bygningenes varmebehov...7 2.1 Utdrag fra kommunens energi- og klimaplan...7 2.2 Offentlige krav til energibruk i bygninger...8 2.2.1 Andel fornybar energi til oppvarmingsformål...8 2.2.2 Fjernvarme...8 2.3 Estimering av varmebehov...9 2.3.1 Sentrum...9 2.3.2 Offentlige bygninger på Nesflata...10 2.3.3 Sammenfatning...10 3 Klima...12 3.1 Lufttemperaturer og uteluftbasert varmepumpe...12 3.2 Sjøvannstemperatur....13 4 Varmepumpeløsninger for varmeforsyning...15 4.1 Luft...15 4.2 Sjøvann...16 5 Videre analyse av løsning med sjøvann og varmepumpe...18 5.1 Systemvalg fjernvarme...18 5.2 Investeringer for løsning med sjøvannsvarmepumpe...20 5.2.1 Oppgradering av/til vannbåren varme i bygninger...20 5.2.2 Nærvarmenett...20 5.2.3 Fortausvarme for issmelting...21 5.2.4 Sentralt varmepumpesystem...21 5.2.5 Sjøvannsinntak og -pumpe...22 5.2.6 El-kjel for spisslast og reserve...22 5.2.7 Årlig vedlikehold...22 5.2.8 Andre økonomiske forutsetninger...23 5.3 Økonomisk analyse...23 5.3.1 Alternativ 1: Samtlige offentlig bygg på Nesflata...24 5.3.2 Alternativ 2: Samtlige offentlig bygg på Nesflata utenom Sjukeheimen...24 5.3.3 Alternativ 3: Nesflata ekskl. Sjukeheimen, inkl. fortauvarme alt. 1...25 5.3.4 Alternativ 5: Bygninger i sentrum...25 5.3.5 Alternativ 6: Sentrum inkl. fortauvarme 1...26
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 4 5.3.6 Alternativ 7: Nesflata (ekskl. Sjukeheimen) og sentrum (inkl. fortauvarme 1)...26 5.3.7 Alternativ 8: Nesflata (ekskl. Sjukeheimen) og sentrum (inkl. begge fortauvarme 1 & 2) 27 6 Konklusjon...28 7 Referanser...29
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 5 1 SAMMENDRAG Asplan Viak har vært engasjert av Rauma kommune for å gjennomføre en energiutredning i forbindelse med Reguleringsplanen for Åndalsnes sentrum. I dette arbeidet ble flere miljøvennlige energikilder analysert, deriblant sol, luft, fjell, sjøvann og biobrensel. Arbeidet konkluderte med at varmepumpebasert fjernvarme som utnytter varme fra sjøen utenfor Åndalsnes sentrum er mest lønnsom. Rauma kommune ønsket å videreføre arbeidet og utrede teknisk og økonomisk grunnlaget for et slikt varmesystem. Detaljeringsgraden skal være tilstrekkelig til å få tydelig fram aktuell teknisk løsninger for hele anlegget og stipulert energipris til sluttbruker. Energianlegget skal kunne betjene nye bygg og renoveringer som utløser alternative energikilder i henhold til TEK 10 innenfor reguleringsplan Åndalsnes sentrum. I tillegg ønsker en å se på muligheten for å koble inn 20.-30.000 m² byggareal som omfatter Rauma Kulturhus, Samfunnshuset, Åndalsnes Barneskole, Åndalsnes Ungdomsskole og Raumahallen. Disse bygg ligger på Nesflata, dvs. nok så tett inntil reguleringsplanområde Åndalsnes sentrum. Da detaljerte opplysninger om bygningsmassens energistatus ikke finnes er analysen basert på matrikkeldata og normtall fra Enova. Enova-tallene er estimat for henholdsvis årlig spesifikt energibehov (kwh/m²) og installert varmeytelse (W/m²). Det er utarbeidet beregningsverktøy for bestemmelse av normtallene avhengig av bygningskategori, byggeår, enøkstatus m.m. Matrikkelen er imidlertid langt fra komplett for mange av byggene. Dette gjelder både byggeår og evt. enøktiltak, andel oppvarmet areal m.m. De resulterende varmebehov og -effekter er derfor heftet med usikkerhet men antas dog å være nøyaktige nok til at en kan velge systemløsning og temperaturnivå i distribusjonsnettet samt estimere kostnader og resulterende energipriser til fjernvarmebrukerne. En har konkludert med at en sentral energisentral plassert nær sjøen, f.eks. vest for Strandgata 20, er det mest lønnsomme alternativet. Sentralen består av sjøvannsinntak og -pumpe, varmepumpe (med det naturlige arbeidsmediet ammoniakk, NH 3 ), elektrisk spisslast- /reservekjel samt pumper for fjernvarmenettet. Varmepumpen gis optimale arbeidsbetingelser (maks. varmefaktor COP 1 ) ved at temperaturen til vannet som pumpes ut i distribusjonsnettet (tur-vannet) justeres i forhold til den til enhver tid observert utetemperatur («uteluftskompensering»). Samtidig medfører dette at varmetapet fra rørene begrenses. Nøkkelen til høy varmefaktor for systemet som helhet ligger i de gode termodynamiske egenskapene til NH 3 samt god innjustering av «fyringskurven». For å lykkes må bygningene ha gode vannbårne varmesystemer, dvs. rikelig dimensjonerte varmeflater til både rom-, ventilasjon- og tappevannsoppvarming. Dette må undersøkes nærmere før endelig beslutning om fjernvarmeetablering fattes. En alternativ systemløsning er den som Fjordvarme AS på Nordfjordeid bygger sin forretningsidé på. Her varmeveksles sjøvannet med ferskvann som pumpes gjennom distribusjonsnett av uisolerte rør. I stedet for en sentral varmepumpe utstyres hvert enkelt hus, eller husklynger, med egne varmepumper. Disse kan være tilpasset til de respektive husenes varmesystemer. Et hus med små radiatorer (tidligere oppvarmet med el- eller oljekjel) må således utstyres med varmepumpe som leverer høy vanntemperatur mens et hus med gulvvarme kan fungere tilfredsstillende med relativ billig (lav trykklasse) og energieffektiv varmepumpe. Ulempen med dette systemet er at vannet som sirkuleres i rørnettet kan fryse når varmebehovet er stort. For å motvirke dette økes vannsirkulasjonen i rørnettet, noe som 1 COP: Coefficient of Performance, dvs. varmefaktoren varme avgitt av varmepumpen i forhold til betalt (elektrisk) energi til kompressormotoren.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 6 medfører økt pumpearbeid og strømforbruk. For økt sikkerhet mot frost-sprenging utsatte steder i de enkelte varmepumpenes fordampere kan en tilsette frostvæske (etylenglykol f.eks.). Dette har imidlertid flere negative sider. I tillegg til utgifter til frostvæskekjøp medfører dette en viss forurensningsfare og økt pumpearbeid pga. dårligere termiske egenskaper til frostvæske sammenlignet med rent vann. Uisolerte rør er selvsagt billigere enn fjernvarmerør. Ikke desto mindre kan det være forsvarlig å investere i fjernvarmerør. Grunnen er at kostnadene ved etablering av fjernvarmedistribusjon er mer knyttet til tilrettelegging, gravearbeid, montasje, tilbakefylling, asfaltering o.l. enn selve rørmaterialet. I aktuelt varmeytelsesområde, og med temperaturdifferanse mellom tur og retur på 20 K ( C), utgjør rørmaterialet kun 10-20 % av totalkostnadene. I tillegg til de tekniske faktorene, hvor noen er nevnt ovenfor, kan forholdet til risiko bli avgjørende for systemvalget. Prinsipielt er en sentral varmepumpeenhet med gitt ytelse billigere i investering og drift enn mange distribuerte enheter med samme samlede ytelse. Grunnen til dette er den velkjente eksponentielle sammenhengen mellom spesifikk pris (kr/kw) og ytelse (kw). Eksempelvis koster én varmepumpe med 1,5 MW varmeytelse ca. 10 millioner mens 88 varmepumper (antall bygg i undersøkelsen) med 17 kw ytelse (gjennomsnittlig ytelsesbehov) koster til sammen 18 millioner, dvs. 80 % mer. Ikke desto mindre kan det være distribuert løsning være et godt alternativ hvis det ikke lykkes Åndalsnes kommune å håndtere risikoen og ta ut stordriftsfordelene. Spørsmålet blir uansett: Hvordan sikre kjøpeforpliktelse og stort antall abonnenter? Krav til energiforsyningen i nye bygg reguleres av byggeforskriftene TEK10. TEK10 gjelder også ved hovedombygging eller utskifting av hele eller en vesentlig del av varmesystemet. Videre sier Klimaforliket (2012) at det skal innføres forbud mot fyring med fossil olje i husholdninger og til grunnlast i øvrige bygg i 2020.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 7 2 BYGNINGENES VARMEBEHOV 2.1 Utdrag fra kommunens energi- og klimaplan I sin Energi- og klimaplan har Rauma kommune satt seg følgende mål for den fireårige planperioden fra 1. jan. 2010 (Rauma kommune, 2010). Minimumsmålet for redusert energiforbruk / klimagassutslipp for hele raumasamfunnet er på 10 % (2007 er referanseåret). Reduksjon i årlig energiforbruk i kommunale bygg: ca. 1,5 GWh/år (dvs. 15 % reduksjon). Rauma kommune har i følge samme kilde jobbet systematisk i 15 år med energiøkonomisering i de kommunale byggene. I dette arbeidet har det vært satt fokus på tiltak som skulle lønne seg økonomisk i løpet av få år. Dette har vært en klar hemsko, særlig de siste årene, da de kommunale byggene kun har betalt konsesjonspris for strømmen (13,86 øre/kwh i 2008). Hvis markedspris innføres (ca. 80 øre/kwh i juni 2013) slik planen er fra og med 2014 (Malones, 2013) vil det bli lettere å sette opp positivt regnskap for energitiltak. For å nå energimålene er følgende prioriterte tiltak vedtatt: Kommunen skal tilrettelegge for reduksjon i energibruk og klimagassutslipp i Rauma-samfunnet gjennom: byggesak og arealplan styring av utbyggingsmønsteret i kommunen tilrettelegging for fjernvarme og biobrenselanlegg stimulere til bruk av byggematerialer i treverk framfor energikrevende materialer som stål, aluminium og betong lagring av karbon i treverk gjennom bygningens levetid før det blir energigjenvunnet i forbrenningsanlegg endring av avgiftspolitikken vedrørende forbrenningsanlegg som i dag fremmer transport [av avfall] ut av landet Kommunen har vedtatt flere tiltak som er spesialt rettet mot for kommunale bygg. Referert til Åndalsnes sentrum er følgende aktuelle: Eksisterende bygg o Oljefyrkjeler; konvertering eller utfasing i alle kommunale bygg innen 2014 o Vannbåren varme og varmepumpe i Rauma Rådhus o Varmepumper i Realskolen og barnehager o Fjernvarmeanlegg for Åndalsnes Samfunnshus, Åndalsnes Barneskole, Åndalsnes Ungdomsskole og Raumahallen Nybygging og større renoveringer o Vannbåren varme installeres i alle bygg større enn 1.000 m² o Bioenergi eller varmepumpe velges som hovedvarmekilde i større bygg o Sentral driftskontroll skal styre varme og ventilasjon o Varmegjenvinnere velges utfra høyeste gjenvinningsgrad o Lavenergi lyskilder benyttes i størst mulig grad o Energi- og miljøvennlige byggematerialer skal vurderes o Arkitektur skal vurderes energimessig.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 8 Av ovenstående utdrag fra kommunens styrende dokument fremgår både konkret måltall for energibesparelse og prioritering av energiløsninger. Hovedvekten ligger på varmepumpeteknologi og biobrensel i kombinasjon med vannbåren varme, helt i tråd med Plan og bygningslovens Tekniske forskrift TEK10. Kommunen ser imidlertid ikke ut til å ha tatt stilling til hvilken kilde varmepumpen skal hente varmeenergien fra (fjell, sjø, vann, luft). Det er heller ikke gitt noen føringer med hensyn til opprinnelsen til bioenergien (gass fra renseanlegg, flis, pellets, briketter). 2.2 Offentlige krav til energibruk i bygninger 2.2.1 Andel fornybar energi til oppvarmingsformål Byggeforskriftene TEK10, som er gjeldende fra 1.7.2010 forutsetter at et minimum av energibehovet til oppvarming og tappevann skal dekkes av annen energi enn elektrisitet, olje eller gass. Dette betyr at fornybar energi må inngå i energiløsningene som velges. Plan og bygningsloven sier følgende om energiforsyning: Det er ikke tillatt å installere oljekjel for fossilt brensel til grunnlast. Kravet gjelder ikke ved utskifting av oljekjel i eksisterende byggverk. Derimot gjelder kravet ved hovedombygging, eller ved utskifting av hele, eller en vesentlig del av, varmesystemet, dvs. tank, brenner, kjel og opplegg for distribusjon. Bygning over 500 m 2 oppvarmet BRA skal prosjekteres og utføres slik at minimum 60 % av netto varmebehov kan dekkes med annen energiforsyning enn direktevirkende elektrisitet eller fossile brensler hos sluttbruker. Bygning opptil 500 m 2 oppvarmet BRA skal prosjekteres og utføres slik at minimum 40 % av netto varmebehov kan dekkes med annen energiforsyning enn direktevirkende elektrisitet eller fossile brensler hos sluttbruker. Prosentkravene er satt i forhold til bygningens netto varmebehov, det vil si energibehovet til romoppvarming, ventilasjonsvarme og varmt tappevann. Kravet til energiforsyning etter angitt i andre og tredje kulepunkt over gjelder ikke dersom det kan dokumenteres at naturforhold gjør det praktisk umulig å tilfredsstille kravet. For boligbygning gjelder kravet til fornybar energiforsyning heller ikke dersom netto varmebehov beregnes til mindre enn 15 000 kwh/år eller kravet fører til merkostnader over boligbygningens livsløp. Ved gjentatt påvist negativ nåverdi for ulike relevante alternativer til direktevirkende elektrisitet eller fossil oppvarming, kan kravene til energiforsyning i annet og tredje ledd fravikes for boligbygning. Boligbygning som etter fjerde kulepunkt over som er unntatt fra krav om energiforsyning skal ha skorstein og lukket ildsted for bruk av biobrensel. Dette gjelder likevel ikke boenheter under 50 m 2 oppvarmet BRA eller bolig som tilfredsstiller passivhusnivå. 2.2.2 Fjernvarme For bygg med tilknytningsplikt til fjernvarmeanlegg etter plan- og bygningsloven 27-5, skal nye bygninger utstyres med varmeanlegg slik at fjernvarme kan nyttes for romoppvarming, ventilasjonsvarme og varmtvann.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 9 Videre legges det i Klimaforliket (2012) opp til at det skal innføres forbud mot fyring med fossil olje i husholdninger og til grunnlast i øvrige bygg i 2020. Dette forutsetter støtteordninger fra 2013 og øvrige virkemidler i en overgangsperiode. 2.3 Estimering av varmebehov 2.3.1 Sentrum Eksisterende bygninger I samarbeid med kommunen har vi sett på energibehovet til bygningene innenfor største delen av reguleringsplanområdet, området nord for jernbanelinja. Kommunen har bistått med blant annet bygningsinformasjon fra Matrikkelen. Det finnes ikke nøyaktige opplysninger om kvaliteten, i energimessig forstand, til bygningene i sentrum. Av i alt 51 bygninger som er registrert i matrikkelen er det kun 18 som har kjent ferdigstillelsesdato. Av disse er kun 10 bygget etter 1980. I 10 års-perioden 1970-1980 ser det ut til at det ikke ble bygget i Åndalsnes sentrum. Omtrent 65 % av byggene i sentrum er kontorer og forretninger (i bygningskategoriserien 300). Bruttoarealet (BRA) til disse utgjør 75 % av totalen. Ellers er ca. ¼-del av byggene boliger, men disse utgjør kun 15 % av BRA. Ifølge opplysninger fra Rauma Energi (Stensland 2013) er samlet forbruk av elektrisk energi i Åndalsnes sentrum i størrelsesorden 4,8 GWh per år. Anslagsvis 2/3-deler (Enova 2004) av dette, dvs. 2,5 GWh/år, går med til oppvarming, ventilasjon og varmtvannsberedning. Dette representerer 2,04 millioner i årlige strømutgifter, forutsatt at samtlige huseiere (også kommunen), betalte markedspris tilsvarende 80 øre/kwh. Ved bruk av varmepumpe basert på sjøvann («fjordvarmepumpe») med energifaktor 4, vil utgiftene til elektrisitet til oppvarmingsformål bli ca. 500 000 kroner per år, dvs. en besparelse på ca. 1,5 mill.kr/år. For å omfavne andre brukte energikilder enn elektrisitet, slik som olje, gass, varmepumpe med mer, er det gjort en øvelse basert på matrikkelopplysninger og estimat for spesifikk energibruk. Dette er en videreutvikling av metodikken som ble brukt i NVE-studien «Energi fra overflatevann i Norge kartlegging av økonomisk potensial». Videreutviklingen fra NVEstudien består i at bruksareal for hver etasje summeres til bruksarealet for hele bygningen. Basert på bygningstype, byggeår og klimasone, har vi estimert bygningens varmebehov fra standardiserte verdier for energibruk (kwh) per areal (m 2 ) i henhold til historiske TEK-krav. Fordelen med denne metoden, er at den kan brukes til å finne frem til geografiske områder hvor varmebehovet og avstanden til en aktuell energikilde er slik at etablering av fjernvarme eller nærvarmeanlegg kan være lønnsomt. Metoden egner seg godt for både store og små geografiske områder, og kan med fordel utvides til å omfatte hele Åndalsnes. En ny kjøring mot matrikkeldatabasen samt en korrigering m.h.t. byggets alder og FV-andel av tappevannsoppvarming viser noe forskjellig resultat enn rapportert fra i tidligere prosjekt. Undersøkelsen omfatter nå 56 bygg i sentrum (mot 51 tidligere) med samlet varmebehov som fjernvarmen potensielt kan dekke på 5,8 GWh (mot tidligere estimat på 6,7). Ca. 77 % av dette tilfaller forretnings- og hotellbygg (kat. 300- og 500-seriene). Eksisterende boliger estimeres til 717 MWh/år (14 %). Nye bygninger i sentrum I tillegg til eksisterende bygg legges det til bygninger som er under oppføring, dvs. Kvartal1 (2.760 m²) og Tindesenteret (1.500 m²). Hvis disse, for enkelhets skyld, kategoriseres som forretningsbygg estimeres årlig samlet varmebehov til disse lik 610 MWh.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 10 Fortausvarme i sentrum Kommunen har skissert to alternativer for etablering av isfrie fortauer i sentrum. Disse fremgår av Figur 1. Alternativ 1 er estimert av kommunen til 2.100 m² mens det andre alternativet er 1.100 m², dvs. ca. halvparten så stort. Ut fra målte lengder i kartet er fortauenes gjennomsnittlige bredde bestemt til henholdsvis 2,8 og 2,5 m. Figur 1. To alternativer for utbygging av fortausvarme: Prioritet 1 i rødt og Prioritet 2 i blått. Det er svært vanskelig å estimere varmebehovet for gatevarme da det avhenger av lokasjon, lokale forhold, eksponering til sol og vind m.m. I tillegg viser det seg at automatikkens utforming og kompleksitet, antall og plassering av sensorer samt vedlikehold av disse (rengjøring bl.a.) har stor betydning for energiforbruket. Som en retningssnor brukes her 100 kwh/m²/år (Prenøk, 2005). Samlet gatevarme blir da 310 MWh/år for begge utbyggingsalternativene til sammen. 2.3.2 Offentlige bygninger på Nesflata Samme metodikk for estimering av varmebehov er også brukt for de 11 kommunale byggene på Nesflata. Av disse er to bolighus, seks barnehager og skoler og tre bygninger er alders- og sykehjem (700-serien). Samlet varmebehov er estimert til 1,7 GWh/år. Boligene krever ca. 9 % av energimengden mens resten fordeles noenlunde likt mellom de to andre bygningskategoriene. 2.3.3 Sammenfatning Bydel Bygninger og anlegg Årlig varmebehov [GWh/år] Sentrum Eksisterende bygninger 4,9 Nye bygninger 0,7 Gatevarme (Alt. 1 & 2) 0,3
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 11 Nesflata Eksisterende kommunale bygninger 1,7 Sum 7,6 Med energipris på 80 øre/kwh blir samlede energiutgifter til oppvarming ca. 6,1 mill. kr pr. år. Det er realistisk å forvente at i størrelsesorden 4,5 millioner kr kan spares pr. år ved overgang fra el-/oljebasert oppvarming til varmepumpebasert fjernvarme.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 12 3 KLIMA 3.1 Lufttemperaturer og uteluftbasert varmepumpe Åndalsnes har et mildt kystklima som kjennetegnes ved relativt høye vintertemperaturer og noe kjølig sommerhalvår. Gjennomsnittlig utelufttemperatur gjennom året er 6,4 C og dimensjonerende T 4døgn-temperatur om vinteren er -15,2 C (SINTEF Byggforsk 2012). Varighetskurven for døgnmiddeltemperatur fremgår av Figur 2 (eklima.no). I 62 døgn i året er temperaturen under 0 C og det forekommer ikke, ifølge denne statistikken, hele normaldøgn med gjennomsnittstemperatur over 15 C. Milde vintre er gunstig for uteluftbaserte varmepumper. Kjølig sommerklima medfører relativt mange døgn med middeltemperaturer i intervallet +5 til +15 ºC. I eldre bygninger med lite isolasjon og høy U-verdi i vinduer etc., er det gjerne oppvarmingsbehov opp til 12-14 ºC utetemperatur, mens det i nye bygg kan være at bygningsoppvarmingen kan stoppes allerede ved 6-10 ºC; alt avhengig av bruksmønster, bygningskvalitet og solinnstråling. I Åndalsnes sentrum er det en betydelig, eksisterende, eldre bygningsmasse og det er rimelig å anta at stor del av bygningsmassen har lang sesong med oppvarmingsbehov. Dette er gunstig for alle typer varmeanlegg som krever betydelig investering; det vil si nesten alt annet enn direkte el med panelovner. Investering i varmepumper, biobrenselanlegg, vannbårne varmesystemer eller fjernvarme, får dermed en bedre inntjening, sammenlignet med tilsvarende bygningsmasse i klimasone med lengre og varmere somre og kortere oppvarmingsperiode. Videre er mildt vinterklima og lang fyringssesong ekstra gunstig for varmepumpedrift, ikke bare av ovenfornevnte årsak, men også fordi det er få virkelig kalde vinterdager. Varmepumper er kapitalkrevende installasjoner og dimensjoneres derfor ofte til å dekke omkring 50 % av byggenes effektbehov. Men byggenes maksimale effektbehov inntrer bare de aller kaldeste dagene, og i Åndalsnes er dette bare få timer i året. På kalde dager kobles det inn ekstra varme i anlegg som er basert på varmepumpe; såkalt spisslast og kan for eksempel være elektrokjel. Spisslasten bør helst være billig i installasjon fordi den skal benyttes lite (levere få kwh/år) og kan av samme årsak tillates å være litt kostbar i drift. Tilsvarende aksepteres relativt høye spesifikke klimautslipp, f.eks. uttrykt som CO 2 -ekvivalenter pr. kwh levert varme. I Åndalsnes-klima vil en varmepumpe som er dimensjonert for 50 % av maksimalt effektbehov i byggene kanskje få behov for bistand fra spisslastkjel til å dekke 7-10 % av oppvarmingsbehovet, mens tilsvarende tall for kaldt innenlandsklima kan være 15-20 %. Varmepumpeinstallasjonens forbruk av primærenergi med tilhørende klimagassregnskap, kommer fra energi til drift av varmepumpen og energi til drift av spisslastkjel. Den siste posten utgjør kanskje bare 35 % av tilsvarende i innenlandsklima og bevirker et positivt energi-, kostnads- og klimaregnskap for varmepumpe.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 13 Figur 2. Varighetskurve for utelufttemperatur i Åndalsnes. Kilde: Eklima.no. Basert på døgnmiddeltemperaturer i 30-årsperiden 1961-90. 3.2 Sjøvannstemperatur. Den stedlige sjøvannstemperaturen er interessant i forbindelse med mulig utnyttelse til varmepumpe og klimakjøling. Generelt er det gunstige sjøvannstemperaturer langs norskekysten på grunn av Golfstrømmen. Men det er store lokale forskjeller på sjøvannstemperaturene i tillegg til årstidsvariasjoner. Generelt har sjøvannet lavest temperatur på våren; omkring mars. I varmepumpe/bygningsoppvarmings-sammenheng er dette ganske gunstig, fordi sjøvannet er høyere i temperatur når oppvarmingsbehovet er på det største i januar/ februar. Selv om en varmepumpe er mer effektiv desto varmere sjøvann den kan tilføres, er allikevel den viktigste effekten av temperaturvariasjon at mengden oppumpet sjøvann vil variere mye. Hvis sjøvannet på det kaldeste er bare +4 ºC og varmepumpe/-vekslerleverandøren ikke tillater lavere temperatur på avkjølt sjøvann etter varmepumpen enn +2 ºC av frykt for isdannelse, så kan sjøvannet senkes med bare 2 grader gjennom anlegget. Det finnes dessverre ikke utfyllende målinger av sjøvannstemperatur utenfor Åndalsnes sentrum. En måleserie som strekker seg over ca. fire måneder i 2006 indikerer at temperaturen på 30 m dyp varierer mellom ca. 5-6 og 9,5 C (Figur 3 og Figur 4). Hvis laveste temperatur er ca. 6,2 ºC, kfr. Figur 4 for Åndalsnes, kan sjøvannet senkes med 4,2 grader og sjøvannsinntak, rørledninger og varmeveksler kan reduseres til under halve størrelsen sammenlignet med en sjøvannstemperatur på 4 C. I tillegg har vi positiv effekt av redusert pumpearbeid for sjøvannspumpe og høyere varmefaktor for varmepumpen. Figur 3. Sjøvannstemperatur målt ytterst i elvemunningen til Rauma. Gjennomsnitt av 7 måleserier tatt i perioden juni - september 2006 (Molvær 2006).
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 14 14 12 Dybde: 30 m Temperatur [ C] 10 8 6 4 2 0 01.04.2006 29.04.2006 27.05.2006 24.06.2006 22.07.2006 19.08.2006 16.09.2006 Figur 4. Variasjon i sjøvannstemperatur på 30 m dyp gjennom ca. fire måneder i 2006 (Molvær 2006). B A Figur 5. Dybdedata utenfor Åndalsnes. Pos. A: Omtrentlig sted hvor målingene som er referert til i figur 3 og figur 4 ble foretatt. B: Ca. horisontal avstand til 30 m dyp: 212 m. Kilde: Norgeskart.no.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 15 4 VARMEPUMPELØSNINGER FOR VARME- FORSYNING 4.1 Luft I dette avsnittet omtales bruk av luft som varmekilde til varmepumpe. Det er to typer varmepumper som bruker luft som varmekilde, henholdsvis luft til luft-varmepumpe og luft til vann-varmepumpe. En luft til luft-varmepumpe henter varmen fra uteluften, og leverer den ved høyere temperatur inn i bygget i form av varm sirkulasjonsluft. En luft/luft-varmepumpe vil typisk ha en årsmiddelvarmefaktor på 2,0-2,5. Varmepumpene kan hente energi helt ned til ca. -20 C uteluft, men varmefaktoren faller med synkende utetemperatur. Dessuten øker den mekaniske belastning på kompressoren og levetiden går ned. Luft til luft-varmepumper egner seg best som lokale enkeltstående anlegg i eneboliger og småhus, og helst med romløsning som sikrer distribusjon av varmeenergien til andre rom i huset. En luft til vann-varmepumpe henter varmen fra uteluft og distribuerer den i bygget via vannbåren gulvvarme, radiatorer, konvektorer og aerotempere (varmevifter). I tillegg til egen uteluftsvarmeveksler kan varmepumpen med fordel hente varme fra ventilasjonsanleggets avtrekksluft. Varmepumpen kan også brukes til oppvarming av tappevann opp til ca. 80 C avhengig av tappevannsbehov, arbeidsmedium med videre. Investeringskostnadene til en luft til vann-varmepumpe er noe høyere enn for luft til luft-varmepumper, men ofte lavere enn vann til vann-varmepumpe. Selv om leverandørene ofte oppgir at luft/vann-varmepumper har god energifaktor (COP) når varmesystemet er av lavtemperatur-sorten (lavtemperatur radiatorer, gulvvarme, aerotempere), vil en ikke uten videre kunne regne med dette i et fuktig klima som i Åndalsnes. En stor del av bygningenes varmebehov er ved utetemperaturer under 5 C (anslagsvis 65-75 %). Fordamperens overflate vil da måtte ha temperatur under 0 C med rimpåbygging som følge. Dette fører til økt belastning på vifter, senket fordampningstemperatur og krav til at en god del av varmgassen føres tilbake til lavtemperatursiden for avriming. Som et overslag kan den årlige varmefaktoren estimeres til COP 1,7 for varmesystem som har turtemperatur, T tur, lik 60 C og COP 2,5 når T tur er 45 C (Basert på karakteristika for Carrier 61AF luft/vann-varmepumpe). Til sammenligning vil en sjøvann/vann-varmepumpe ha en COP som kan være opp mot dobbelte. På grunn av større salgsvolum holder de små luft-vann varmepumpene et høyere teknologisk nivå enn de større. Store luft-vann varmepumper krever relativt plasskrevende utendørsinstallasjoner. I tillegg til at utenheten kan være visuelt skjemmende utsetter viftene naboene ofte for støyplager. Rådhuset i Åndalsnes er nylig blitt oppgradert med luft til vann-varmepumpe, lavtemperatur radiatorer og ventilasjonssystem med økte luftmengder. I utredning fra Techno Consult Møre AS (2010) oppgis at varmepumpen vil kunne spare 2/3-deler av det totale varmebehovet. Dette tilsvarer en varmefaktor, COP, på 3, noe som er tvilsomt for året sett under ett. Vi anbefaler at kommunen bruker anledningen og følger nøye med, helst ved hjelp av kontinuerlig datalogging, driften av energisystemet gjennom blant annet å registrere den faktiske varmeleveransen fra varmepumpen og totalt elforbruk til kompressorer, pumper og vifter.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 16 4.2 Sjøvann Sjøvann er en bra varmekilde med en mye jevnere temperatur enn luft. I tillegg har sjøvann en mye høyere temperatur enn luft om vinteren. Belastningen blir dermed jevnere og ytelsen større vinterstid. Sammenlignet med luft har vann 4 ganger så høy spesifikk varmekapasitet, ca. 4.000 ganger bedre volumetrisk varmekapasitet og varmeoverføringsegenskapene er også betydelig bedre med en faktor omkring 300-500. Fjordklima gir endel årstidsvariasjoner, og på grunt vann er det store temperatursvingninger over året, men disse jevnes ut på større dyp. Det er derfor viktig å legge inntaket til sjøvannsvarmepumpen på tilstrekkelig dyp for å unngå store temperatursvingninger og for å unngå lave temperaturer vinterstid. Ekstremt kalde vintre kan også forekomme i sjøen og må tas hensyn til. Begroing og korrosjon kan være et problem, men det finnes metoder som kan minske/fjerne disse problemene, og begroing reduseres ved å plassere sjøvannsinntaket på større dyp. Et varmeanlegg basert på sjøvann og varmepumpe er vanligvis en større investering som bare er aktuell for store bygg eller når flere bygninger knyttes sammen i et lokalt fjernvarmenett, også gjerne benevnt nærvarme. Anleggsinvesteringene ligger hovedsakelig i 3 elementer: Sjøvannsinntak med sjøvannspumpe og varmeveksler Varmesentral med varmepumpe, spisslastkjel, sirkulasjonspumper og ellers nødvendig automatikk Rørnett for nærvarme lagt mellom varmesentral og byggene. Fordeling av kostnadene mellom disse varierer mye, spesielt med størrelse på anlegget. For mindre anlegg med inntil 4-500 kw maksimal effekt og varmepumpe inntil 200-250 kw er kostnadene til sjøvannsinntaket og varmepumpen i samme størrelsesorden, mens for større anlegg er varmepumpen dyrere enn sjøvanninntaket. Rørnettet mellom byggene varierer selvfølgelig tilnærmet lineært med antall bygg og avstandene dem i mellom fordi gravekostnader og levering/legging av rør prises pr. meter. For Åndalsnes sentrum, hvis man tenker et slikt anlegg som skal betjene de større byggene; dvs. kanskje inntil 80 % av bygningsmassen som inngår i dette prosjektet (avsnitt 2.3), så vil mest sannsynlig rørnettet mellom bygg bli den desidert største kostnaden, med varmesentralen nr. 2 og sjøvannsinntaket lavest i kostnad. En installasjon med sjøvannsvarmepumpe i Åndalsnes kan utføres på flere, prinsipielt ulike måter. Følgende systemløsninger er listet opp i rapporten Energiutredning (Jonassen, Hardarson, Kalskin Ramstad, 2013) og diskutert m.h.t. fordeler og utfordringer: Tabell 1. Sammenstilling av sjøvannsbaserte varmepumpesystemer. Nr. Felles utrustning Hvert enkelt eller gruppe bygg Typisk temperatur, tur/retur [ C] 1 Sjøvannspumpe, sjøvannsvarmeveksler, varmepumpe, spiss/reservelastkjel, sirkulasjonspumper, isolert 2-rørsnett Varmeveksler 60 / 40 2 Sjøvannspumpe, sirkulasjonspumper, uisolert 1- rørsnett, overvannsledning med tilstrekkelig Sjøvannsvarmeveksler, varmepumpe, spiss/reservelast kjel 6 10
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 17 kapasitet 3 Sjøvannspumpe og -varmeveksler, sirkulasjonspumper, uisolert 2-rørsnett 4 Sjøvannspumpe og -varmeveksler, lavtemperaturvarmepumpe, sirkulasjonspumper, isolert 2-rørsnett 5 Sjøvannspumpe og -varmeveksler, mellomtemperatur-varmepumpe, sirkulasjonspumper, isolert 2- rørsnett Varmepumpe, spiss/reservelast kjel 4 8 / 2 Varmepumpe 20 25 / 2.. 5 Alt. 1) Lavtemperatur varmesystem 40 45 / 30 (gulvvarme, konvektor, ) Alt. 2) Varmepumpe og vanlige radiatorer System 3 tilsvarer konseptet til Fjordvarme AS i Nordfjordeid. Fordelen med dette systemet er at investeringen i fellesdelen av anlegget er moderat og at de enkelte byggherrer kan skaffe seg varmepumpe og varmesystem som er tilpasset deres bygg. En vesentlig ulempe er at det kreves relativt kraftig pumpesystem for å overføre varmen og unngå frostfare i distribusjonsnettet. I tabellen over er det forutsatt to graders temperaturdifferanse mellom varmevekslernes varme og kalde side ( T ln ). Med laveste sjøvannstemperatur på ca. 6 C (se Figur 4) vil turtemperaturen ut på distribusjonsnettet kunne være så lav som 4 C. Faren for frostsprengning i fordampersystemet til de enkelte byggs varmepumper er derfor høyst reell. For å motvirke dette kan en investere i større varmevekslere og pumper. Alternativt, eller i tillegg, kan ferskvannet i fjernvarmenettet tilsettes frostvæske. Ulempen med dette er, i tillegg til prisen, forurensing ved evt. lekkasje og økt pumpearbeid m.m. siden frostvæske har dårligere termiske egenskaper enn rent vann. Anbefaling: Åndalsnes ligger ved sjøen og det er derfor naturlig å se på sjøvann som en mulig kilde til felles varme- og kjøleløsninger. Alternativ 2 anses ikke som aktuell pga. av fare for korrosjon og begroing i rørsystemet når sjøvann sirkuleres ut i fjernvarmenettet.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 18 5 VIDERE ANALYSE AV LØSNING MED SJØVANN OG VARMEPUMPE 5.1 Systemvalg fjernvarme Figur 6 viser ett av flere mulige trasévalg for sentrum. Samtlige rørgater er forsøkt lagt under vei eller fortau. Figuren viser også avgreningen til de kommunale byggene på Nesflata. Tidligere foreslåtte traseer til kvartalsbebyggelsen som gikk under den ferdigopprustede gågata er nå lagt om slik at husene på hver side av denne forsynes fra baksiden i stedet. Rørtrase til Tindesenteret er også lagt om i forhold til forrige forslag. I tillegg rør ført fram til gatevarme langs henholdsvis jernbanen og kaia. Samlet grøftlengde i sentrum og fram til energisentral måles til ca. 2,1 km. Dette inkluderer rørstikkene mellom hovednettet og hver enkelt eksisterende bygning. Samlet økning fra tidligere forslag er ca. 200 m. Estimat for fremtidig bygging på ledige tomter og tilhørende stikkledninger er også inkludert. Samlet varmetap fra rørene ved 45/40 C blir i størrelsesorden 7 % hvis nettet utføres i fjernvarmekategori 1 og nærmere 4 % hvis rørenes isolasjonstykkelse økes til kategori 3. Til sammenligning kan det nevnes at ved 70/90 C distribusjon, tilsvarende fjernvarmeanlegget i Vestnes, ville varmetapet utgjøre ~13 % av det årlige varmebehovet (FV-kategori 1). Ved valg av varmedistribusjonsnett basert på lav- eller medium temperaturnivå vil derfor kostnadene for material, grøfting og legging være avgjørende og ikke varmetapet. Figur 6. Et mulig trasévalg for nærvarmenett i Åndalsnes sentrum. Sjøvannspumpestasjon, varmeveksler, varmepumpe og eventuelt reserve-/spissvarmekjel kan bli plassert i Energisentralen til venstre i figuren. Til høyre vises nye rørstrekk til jernbanen og kaia. Ved endelig vurdering av beste rørløsning burde preisolerte plastrør også tas med i betraktningen, spesielt for mindre dimensjoner hvor prisen, inkl. montering, er lavere enn for tilsvarende preisolerte stålrør. Stålrør er mest vanlige i dag, noe som skyldes de relativt høye temperaturene som brukes i dagens fjernvarme. Ved lavere turtemperaturer (< 60 C meste parten av tiden) vil diffusjon av oksygen gjennom plastrørets vegger avta og korrosjon m.m. kan bli håndterbar vha. tilsetningsstoffer (inhibitorer) og effektive utluftingssystemer. Ikke
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 19 desto mindre er følgende økonomiske vurdering basert på den mest vanlige typen, dvs. preisolerte enkeltrør av stål (ikke twin-rør hvor tur- og returrøret støpes i samme kappe). Iflg. Rosenberg (2010) utgjør material- og montasjekostnadene økende andel av totalprisen med økende rørstørrelse. Andelen overstiger dog aldri 50 %. Se Figur 8. Når en bruker disse tallene for situasjonen i Åndalsnes, hvor fjernvarmerørene legges ned samtidig som gatene renoveres, kan en anta at samlet kostnad vil ligge i nærheten av det som Figur 7 viser. Korrigert for prisstigning i VVS-installasjoner (SSB) øker prisene anslagsvis med 10-13 %. Figur 7. Estimat for totalpris ved etablering av fjernvarmenett (Rosenberg, 2010). 2010-priser. Fjernvarmeklasse 1. Sentrum: Med sentrumstillegg men uten asfalteringskostnader. Nesflata: Uten sentrumstillegg men med asfalteringskostnad. Figur 8. Sammenheng mellom rørmateriell- og montasjekostnad som andel av totalpris og avhengig av lokasjon (Rosenberg, 2010). Selv om de endelige rørprisene ikke kan bestemmes uten innhenting av anbud ser en at prisene er følsomme for rørdiameteren. Fjernvarmesystemet er derfor dimensjonert slik at en har valgt rør med den diameter som gir spesifikt trykkfall nærmest 100 Pa/m. Dimensjonerende ytelsesbehov er beregnet med samtidighetsfaktor på 80 %. Forutsetning for at byggherrene kan nyttiggjøre seg fjernvarme er selvsagt at byggene har vannbårent varmesystem. Det er usikkert i hvilken grad dette er tilfellet i Åndalsnes sentrum. Mange av husene har nok utelukkende elektrisk oppvarmede panelovner og kostnadene ved omleggingen kan bli stor. Myndighetene oppfordrer imidlertid til omlegging fra el og olje som varmekilde og det tilbys relativt stor investeringsstøtte gjennom Enova.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 20 5.2 Investeringer for løsning med sjøvannsvarmepumpe 5.2.1 Oppgradering av/til vannbåren varme i bygninger «Norsk Prisbok» har estimert spesifikke kostnader ved etablering av vannbåren varme avhengig av bygningskategori. Prisene er oppgitt per kvadratmeter for henholdsvis bruksareal og annet areal (for eksempel kjeller). Sammenstilling fremgår av Tabell 2. Tabell 2. Estimat for kostnader forbundet med innlegging av totalt vannbårent varmesystem (Kilde: Norsk Prisbok 2010). Oppgitte verdier er brukt også for lignende bygningstyper der disse mangler. BRA Annet Katnr. Bygningskategori [kr/m²] [kr/m²] 111 Enebolig 624 256 112 Enebolig m/hybel/sokkelleilighet 615 247 122 Tomannsbolig, horisontaldelt 600 240 143 Stort frittliggende boligbygg p? 5 etasjer eller over (5 boliger eller mer) 500 216 145 Stort sammenhengende boligbygg p? 3 og 4 etasjer (5 boliger eller mer) 528 240 211 Fabrikkbygning 400 160 219 Annen industribygning 400 160 311 Kontor- og administrasjonsbygning, r?dhus 608 160 312 Bankbygning, posthus 600 160 319 Annen kontorbygning 600 160 322 Butikk/forretningsbygning 272 160 511 Hotellbygning 640 160 522 Vandre-/feriehjem, turisthytte 500 160 For å ta hensyn til at noen av bygningene, spesielt de største, allerede har vannbårent varmesystem men at dette må oppgraderes for lavere turtemperatur er det beregningsteknisk forutsatt at i eldre bygg (bygget før 1997) må samtlige radiatorer oppgraderes mens det for nyere storbygg holder det med å øke varmeflaten i utsatte soner. Beregningene er høyst usikre men i mangel av bedre data kommer vi fram til følgende investeringsbehov: [Mkr] Sentrum 10,6 Nesflata 2,6 Sum 13,2 Dette er noe lavere enn i forrige rapport hvor en forutsatte at samtlige bygg i sentrum måtte få installert nytt varmesystem til en samlet kostnad på 14,6 millioner kr. 5.2.2 Nærvarmenett Kostnadene til fjernvarmenett fordeler seg på trasékostnader, rørmateriale og sammenkopling. Til sammen har vi estimert dette til følgende: [Mkr] Sentrum 8,2 Nesflata 6,3 Sum 14,5
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 21 Tallene er imidlertid usikre og vil bli svært avhengige av lokale grunnforhold, konkurransesituasjon blant entreprenører på aktuelt tidspunkt m.v. Det er forutsatt 2-rørs system og bruk av preisolerte stålrør med dimensjonerende spesifikt trykkfall på 100 og 250 Pa/m for henholdsvis hoved- og stikkledninger. Det er tatt ut stikkledninger for samtlige tomter i sentrum. 5.2.3 Fortausvarme for issmelting Med utgangspunkt i nylig installasjon av gatevarme i Prinsenskrysset i Trondheim med samlet fortausareal på 2.600 m² kan følgende estimat for kommunens to alternativer settes opp: Utbyggingsalternativ Areal Investering [m²] [Mkr] Prioritet 1: Rundt kvartalene og til Rådhuset 2100 2,5 Prioritet 2: Nordlig side av Strandgata og del av Havnegata 1100 1,3 Sum 3 200 3,8 Investeringen inkluderer det grunnarbeid som knyttet til distribusjon av frostvæsken mellom fortaussoner og nærvarmesystem. I tillegg kommer samtlige rør- og automatikk-kostnader. Oppgitt pris forutsetter altså at varmerørene legges ned samtidig med oppgradering av gatene og fortauene i sentrum, og i eksisterende bærelag. Sensorene, 7 i tallet, er av avansert snøostat-type. Det forutsettes at varmerørene koples til returrøret til energisentralen slik at snøsmeltingsvarmen ikke påvirker dimensjonering av rørnettet for øvrig. Det kan også nevnes at energisentralens ytelse ikke økes da maks. varmebehov til snøsmelting og bygningsoppvarming ikke sammenfaller i tid. 5.2.4 Sentralt varmepumpesystem Investeringskostnadene, som er basert på et komplett NH 3 -basert varmepumpesystem, er hentet fra en SINTEF-publikasjon med sammenstilling av spesifikke komplette aggregatkostnader (kr/kw) avhengig av ytelse. Prisene inkluderer installasjonskostnader. Utbyggingsalternativ Bygningers fjernvarmedel Investering varmepumpesystem [MW] [Mkr] Sentrum, kun 3,6 11,0 Nesflata, kun 0,8 3,9 Sum 4,4 14,9 Samlet: Sentrum og Nesflata 4,4 12,6 Varmepumpens ytelse er satt til 50 % av største forekommende varmebehov (kw) mens energidekningsgraden er estimert til 90 % av årlig oppvarmingsbehov (kwh). Tidligere er varmepumpekostnadene for å betjene sentrumsbyggene estimert til 7,3 millioner kr, dvs. 3,6 millioner kr lavere enn oppgitt i tabellen over. Økningen skyldes i all hovedsak at de her brukte normtall for estimering av bygningenes effektbehov inkluderer tillegg for bygningenes alder. Hvis en kjente bygningenes faktiske energistatus ville dette anslaget blitt adskillig sikrere.
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 22 5.2.5 Sjøvannsinntak og -pumpe Utbyggingsalternativ Sjøvannsledning og -inntak Pumpestasjon Sum [Mkr] [Mkr] [Mkr] Sentrum, kun 1,2 1,8 3,0 Nesflata, kun 0,4 0,7 1,1 Sum 1,6 2,5 4,1 Samlet: Sentrum og Nesflata 1,2 2,2 3,4 Her er det tatt utgangspunkt i Asplan Viaks egne interne erfaringstall. Beløpene inkluderer ikke kostnader ved oppføring av bygg. Anslagsvis trenger energisentralen å ha gulvareal på ca. 100 m² i første etasje. I tillegg bør sjøvannspumpen plasseres under havnivå i kjeller med ca. 30 m² gulvareal. Til sammen utgjør dette 130 m², og med kvadratmeterpris på 12.000 kr/m² for et enkelt industribygg blir bygningskostnadene ca. 1,6 millioner kr. 5.2.6 El-kjel for spisslast og reserve Bygningers fjernvarmedel Investering El-kjelsentral Utbyggingsalternativ [MW] [Mkr] Sentrum, kun 4,0 3,7 Nesflata, kun 1,0 1,0 Sum 5,0 4,7 Samlet: Sentrum og Nesflata 5 4,5 Estimatet er basert på tall fra NVEs Håndbok 2011 for varmesentraler. Tallene er indeksregulert med SSBs indeks for engroshandel (6,8 % for nesten 3 år). 5.2.7 Årlig vedlikehold Andel av investering Varmesystemdel [%] Fjernvarmenett 1,0 Varmedistribusjon i bygninger 1,0 Sjøvannsledning 1,5 Varmepumpe og pumpeinstallasjoner 2,5 El-kjel for spisslast og reserve 1,0
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 23 5.2.8 Andre økonomiske forutsetninger Nominell rente (for lånt kapital) [%/år] 3,25 Elektrisk energi [kr/kwh] 0,80 Kommunens krav til avkastning, internrente [%/år] 2,55 Avskrivingstid for fjernvarmerør i bakken [år] 40 Avskrivingstid for anleggene forøvrig [år] 20 Dimensjonerende varmefaktor (COP) [-] 4,4 Andel av varmebehovet som dekkes av sjøvannsvarmepumpen [-] 90 % 5.3 Økonomisk analyse Aktuelle utbyggingsalternativer fremgår av tabellen under. De er her delt i tre grupper som i utgangspunktet i all vesentlig grad har henholdsvis kommunale og private abonnenter. Alternativene i de to siste kolonnene, 7 og 8, er en kombinasjon hvor både sentrumsbygg og de offentlige byggene på Nesflata er koplet til et felles fjernvarmenett. Utbyggingsalternativ Kommunalt Privat Kombinert Delsystem 1 2 3 4 5 6 7 8 Sjøvannsledning og -pumpe, fult utbygd + + + + + + + + Bygning med pumpehus og plass til fullutbygd energisentral + + + + + + + + Varmepumpe med kapasitet for Nesflata + + + + + + Varmepumpe med kapasitet for sentrum + + Varmepumpe med kapasitet for Nesflata og sentrum + + Fjernvarmenett til kommunale bygg på Nesflata + + + + - Som over, men uten det mest fjerntliggende bygget + + Fjernvarmenett til sentrumsbygg + + + + Oppgradering av berørte bygninger på Nesflata + + + + + + Oppgradering av berørte bygninger i sentrum + + + + Fortausvarme alt. 1 + + + + Fortausvarme alt. 2 + + + + El-kjele for sentrumsbygg + + + + El-kjele for sentrum og kommunale bygg på Nesflata + Investeringene er listet ned langs radene i tabellen. For hvert utbyggingsalternativ er krysset av tilhørende investering. Investeringene er fordelt på to alternativer, a og b (ikke vist i tabellen) med forskjellig nedskrivingstid (f.eks. 20 eller 40 år). Beregning av vedlikeholdskostnadene er systematisert på samme måte i et regneark som ble sendt kommunen den 5. januar. Hensikten med analysen er å bestemme nødvendig pris på levert varme [kr/kwh] for at de enkelte utbyggingsalternativene blir lønnsomme. Lønnsomheten avhenger imidlertid også av strømprisen, og hvordan denne utvikles er svært usikker. Beregningene er derfor formulert slik, matematisk, at en kan definere begge prisene ved å angi strømprisen (i det følgende 80 øre/kwh) og forholdet mellom varmeenergi- og el-pris (her 80 %, tilsvarende 64 øre/kwh). Dette kan også kommunen gjøre i det tilsendte Excel-regnearket. Det viser seg at samtlige utbyggingsalternativ er ulønnsomme uten offentlig støtte. Enova støtter fortiden både produksjon av fornybar varme og fjernvarmenett. I tillegg tilbys mindre støtte til kartlegging av bl.a. energistatus til offentlige bygg. Støttebeløpets størrelse vurderes
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 24 opp mot normal avkastning i aktuelle bransjer og er i tillegg underlagt konkurranse mellom konkrete prosjekter som søker støtte. Enova rangerer prosjektene etter følgende kriterier: Høyt fornybart energiresultat per støttekrone Høyt fremtidig vekstpotensial utover angitt leveringsområde Det endelige støttebeløpet er vanskelig å beregne eksakt. I vår sammenstilling er det antatt en spesifikk støtte på samme nivå som fjorårets, dvs. 0,7 kwh fornybar varme pr. støttekrone. Fornybar varme defineres her som varme som hentes fra sjøen fratrukket elektrisk energi for drift av varme- og sirkulasjonspumper. 5.3.1 Alternativ 1: Samtlige offentlig bygg på Nesflata Solgt varmeenergi [GWh/år] 1,70 Kjøpt elektrisitet [GWh/år] 0,58 Spart energi [GWh/år] 1,12 Investeringskategori a b Sum Sum investering [Mkr] 7,9 9,9 17,80 Enova-støtte [Mkr] 1,68 Netto investering [Mkr] 7,2 9,0 16,12 Avskriving [Mkr/år] 0,32 0,40 0,73 Kjøpt el-energi [Mkr/år] 0,46 Vedlikehold [Mkr/år] 0,24 Sum kostnader [Mkr/år] 1,43 Salg av varme [Mkr/år] 1,09 Årlig underskudd [Mkr/år] 0,35 I dette tilfelle selger varmeenergiselskapet varme for 1,09 millioner kr men har samlede utgifter til avskriving, el, og vedlikehold på 1,43 millioner. Årlig underskudd er 0,35 millioner kr dvs. 350 tusen kr. I tillegg kommer kostnader til administrasjon o.l. Enova-støtten er beregnet ut fra posten Spart energi på 1,12 GWh/år. Bruttoinvesteringene er henholdsvis 7,9 og 9,9 millioner for 20 vs. 40 års avskriving. 5.3.2 Alternativ 2: Samtlige offentlig bygg på Nesflata utenom Sjukeheimen Solgt varmeenergi [GWh/år] 1,35 Kjøpt elektrisitet [GWh/år] 0,46 Spart energi [GWh/år] 0,89 Investeringskategori a b Sum Sum investering [Mkr] 7,0 9,4 16,4 Enova-støtte [Mkr] 1,3 Netto investering [Mkr] 6,5 8,6 15,1 Avskriving [Mkr/år] 0,29 0,39 0,68 Kjøpt el-energi [Mkr/år] 0,37
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 25 Vedlikehold [Mkr/år] 0,23 Sum kostnader [Mkr/år] 1,28 Salg av varme [Mkr/år] 0,86 Årlig underskudd [Mkr/år] 0,41 Det årlige underskudd har økt med 50 tusen kr. til 0,41 millioner. Investeringene i fjernvarmenettet er redusert med 1,4 millioner. Årsaken er redusert inntekt fra varmesalg og, ikke minst, mindre støtte fra Enova (350 tusen kr). 5.3.3 Alternativ 3: Nesflata ekskl. Sjukeheimen, inkl. fortauvarme alt. 1 Solgt varmeenergi [GWh/år] 1,55 Kjøpt elektrisitet [GWh/år] 0,53 Spart energi [GWh/år] 1,02 Sum investering [Mkr] 7,0 11,9 18,9 Enova-støtte [Mkr] 1,5 Netto investering [Mkr] 6,4 10,9 17,4 Avskriving [Mkr/år] 0,29 0,49 0,78 Kjøpt el-energi [Mkr/år] 0,42 Vedlikehold [Mkr/år] 0,00 Sum kostnader [Mkr/år] 1,20 Salg av varme [Mkr/år] 0,99 Årlig overskudd [Mkr/år] -0,21 I dette tilfellet ville varmeenergiselskapet tappe egenkapitalen med 210 tusen kr/år. Enova forutsettes å bidra her med 0,2 mill. ekstra til etablering av isfrie fortau. 5.3.4 Alternativ 5: Bygninger i sentrum Solgt varmeenergi [GWh/år] 4,90 Kjøpt elektrisitet [GWh/år] 1,61 Spart energi [GWh/år] 3,29 Sum investering [Mkr] 9,8 28,7 38,5 Enova-støtte [Mkr] 4,9 Netto investering [Mkr] 8,5 25,0 33,6 Avskriving [Mkr/år] 0,38 1,13 1,51 Kjøpt el-energi [Mkr/år] 1,29 Vedlikehold [Mkr/år] 0,55 Sum kostnader [Mkr/år] 3,35
Rapport - Varmepumpebasert fjernvarme for Åndalsnes 26 Salg av varme [Mkr/år] 3,14 Årlig overskudd [Mkr/år] -0,21 I kronebeløp er underskuddet det samme som i forrige eksempel, 210 tusen kr. Som andel av salgsinntekter er det redusert til 1/3-del fra 21 % til 7 %. Varmeproduksjonen er 3,2- ganger så stor som i forrige alternativ. 5.3.5 Alternativ 6: Sentrum inkl. fortauvarme 1 Solgt varmeenergi [GWh/år] 5,10 Kjøpt elektrisitet [GWh/år] 1,67 Spart energi [GWh/år] 3,43 Sum investering [Mkr] 9,8 31,2 41,0 Enova-støtte [Mkr] 5,1 Netto investering [Mkr] 8,6 27,3 35,9 Avskriving [Mkr/år] 0,39 1,23 1,61 Kjøpt el-energi [Mkr/år] 1,34 Vedlikehold [Mkr/år] 0,58 Sum kostnader [Mkr/år] 3,53 Salg av varme [Mkr/år] 3,26 Årlig overskudd [Mkr/år] -0,26 Tilleggskostnaden ved å etablere isfrie fortau i sentrum er her estimert til 50 tusen kr/år (0,26-0,21 millioner kr). Det er ikke vanskelig å argumentere for at dette spares lett inn i form av tryggere og mer ferdsel i sentrumsgatene, redusert ulykkefrekvens, mindre renhold m.m. Gårdseierne vil nok bidra og betale sin del. 5.3.6 Alternativ 7: Nesflata (ekskl. Sjukeheimen) og sentrum (inkl. fortauvarme 1) Solgt varmeenergi [GWh/år] 6,45 Kjøpt elektrisitet [GWh/år] 2,13 Spart energi [GWh/år] 4,32 Sum investering [Mkr] 15,2 35,7 50,9 Enova-støtte [Mkr] 6,5 Netto investering [Mkr] 13,3 31,2 44,4 Avskriving [Mkr/år] 0,60 1,40 2,00 Kjøpt el-energi [Mkr/år] 1,71 Vedlikehold [Mkr/år] 0,68 Sum kostnader [Mkr/år] 4,38